大型燃煤發電企業“先減后脫法”降低NOX排放策略分析

韓愛國

（大唐國際發電股份有限公司浙江分公司，浙江 杭州 311600）

隨著經濟的發展和國家對環境保護的重視，氮氧化物NOx產生的危害被更多人所了解?！痘痣姀S大氣污染物排放標準》明確要求，從2014年7月1日開始，對珠三角等發達地區現有火電機組NOx污染物排放定值改為100mg/Nm3。作為國企，遵守國家規定、改善環境質量，是義不容辭的責任擔當。

浙江大唐烏沙山發電有限責任公司（以下簡稱“烏沙山發電公司”）的鍋爐選用哈鍋產品，配備低NOx燃燒器（LNASB）。30只燃燒器分3層，每層前墻安裝5只，后墻布置5只，前后墻對沖方式燃燒。其中，等離子轉子安裝在前墻最下層。前后墻各布置1層燃盡風口，共10只。鍋爐自投運以來運行良好，效果明顯。但也發生一些制約設備安全和燃燒效率提高的問題，一是鍋鍋爐煤粉燃燒器出口邊緣損壞嚴重，對燃燒的效果有明顯的不利影響；二是爐膛NOx排放量較高，燃料型和熱力型氮氧化物的產生量較多；SOFA率偏小)。另外一個情況是由于制造廠家的技術制約，本機組最初的原始設計上就沒有降低氮氧化物的設備。這些特殊情況決定了目前鍋爐降氮難度大，而運用“爐內減少爐外脫氮”綜合脫氮技術對鍋爐燃燒設備進行優化和技術改造，不但可以讓環保問題得到解決，而且環保物料成本明顯降低。

1 先減后脫法方案介紹

先減后脫法是指通過燃燒調整，根據氮氧化物的生產機理，控制其生成，在爐膛出口通過增加反應器，發生化學反應再脫去煙氣中的部分氮氧化物。具體方案如下。

1.1 爐膛內減少——鍋爐燃燒系統技術優化

綜合機組運行的本質安全、環境保護和高效運行的要求，經過論證，最終形成的技術線路如下。

更換25只燃燒器的部分部件（等離子燃燒不進行改造）。新燃燒器的結果簡單示意圖見圖1。

圖1 改造后低氮燃燒器結構示意圖

在鍋爐原燃盡風系統的最頂部再增加一次SOFA。計劃本次增加10只，SOFA裝置的系統分布見圖2。

圖2 改造后的OFA 噴口布置圖

本機增加的SOFA采用外旋內直方式進風，其示意結果見圖3。

1.2 后脫——SCR煙氣脫硝裝置改造

SCR煙氣脫硝是目前應用最為廣泛的脫硝技術，具有維護簡單，運行效率高、對其他設備影響小等優點。

圖3 改造后OFA 燃燒器結構圖

煙氣中的氮氧化合物和還原劑氨氣在催化劑的催化作用下進行化學反應，生成無害的水和氮氣。主要反應如下：

NO +NO2+ 2NH3→2N2+ 3H2O

6NO2+ 8NH3→7N2+ 12H2O

4NO + 4NH3+O2→4N2+ 6H2O

SCR裝置主要由SCR發生器、催化劑、噴氨系統和吹灰系統組成，系統包含相關閥門及熱控儀表。

烏沙山發電公司利用2013年4月機組大修的機會進行了脫硝系統改造，該系統采用宇星科技的技術和設備。每臺機組有左右兩側脫硝反應器，但是共用一套氨氣制備系統。SCR煙氣脫硝系統采用蜂窩狀催化劑，可以再生；脫硝效率設計不低于80%。而還原劑采用液態氨氣，其純度要求不低于99.5%。

具體改造內容是將SXR裝置安裝在空預器和省煤器中間的煙道上。省煤器出來的熱煙氣在進入反應器前，首先與AIG噴出的氨氣進行混合，此處有混流板以保證混合的均勻度?；旌蠠煔膺M入反應器，在催化劑的催化作用下，氨氣與氮的化合物發生反應，生成無害的水和氮氣。煙氣在SCR內部反應完成后，煙氣沿煙道進入空預器。整個工藝流程涉及到原煙氣和凈煙氣、還原劑氨氣和生成物氮氣等。其中主要介質的流向如下：

原煙氣：從省煤器出來的煙氣經過噴氨裝置和導流裝置進入脫硝反應器；

凈煙氣：SCR→反應器出口煙道→空預器入口煙道；

氨：運輸車→儲罐→蒸發槽→氨緩沖罐→氨/空氣混合器→噴氨格柵→SCR反應器；

氮氣和水蒸氣隨煙氣流向排出。

1.3 其他配套改造

和本項目同步的配套改造項目較多，主要包括輔機（空預器和引風機等）的改造、鍋爐原始部件如鋼梁、煙道的改造等，除此之外，最主要的改造在于熱控邏輯和保護裝置、自動調整系統的改造。

2 先減后脫法聯合脫硝效益分析

1號機組投產時，沒有氮氧化物脫除裝置，當時NOX的排放濃度約為400毫克每標立方米，現在的標準是100mg/Nm3。近年來，由于煤炭市場調控，煤價上漲，電廠大力開展配煤摻燒，爐膛出口的氮氧化物有時可以達到400mg/Nm3以上。首先，不符合排放標準，其次，對央企的形象有影響。

烏沙山發電公司脫硝改造工程已列入當地重大建設項目規劃。本改造項目完成后，經過地方電力試驗機構在運行現場的試驗對比、數據測試和研究分析，綜合得出了脫除氮氧化物的效率超過了百分之八十，經過脫硝系統后的凈煙氣氮氧化物的排放達到了國家排放要求。經過相關分析和核算，一臺機組進行燃燒調整減氮和催化劑反應脫氮的技術改造后，每年氮氧化物排放量減少值達到了4516t，為大容量燃煤機組進行環保改造，實現機組環保運行，做出了貢獻。

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