【正文】 程 600 12 山西晉城電廠一期工程 4 600MW 機(jī)組 1200 13 南京市第二熱電廠二期擴(kuò)建工程 200 14 四川福溪電廠 2 600MW 新建工程 600 15 利港電廠三期擴(kuò)建工程 1200 16 國(guó)電銅陵電廠一期工程 600 17 華陽(yáng)電業(yè)有限公司漳州后石電廠 7 號(hào)機(jī)組 600 18 黃臺(tái)電廠城市供熱工程 600 19 寧波寧海電廠 600 已投運(yùn) 20 廣東臺(tái)山電廠 600 21 江蘇徐州闞山發(fā)電廠 1200 22 河南孟津臺(tái)塑 3 600MW 機(jī)組 1800 23 利港電廠三期工程 2 600MW 機(jī)組 1200 24 上海吳涇熱電廠 2 300MW 機(jī)組 600 25 云南滇東煤電二期工程 1200 26 南海發(fā)電一廠熱電項(xiàng)目 600 27 太原鋼鐵 150 萬(wàn)噸不銹鋼工程配套 2 300MW 機(jī)組 600 28 國(guó)信靖江電廠一期 1200 29 大唐國(guó)際高井電廠 6 100MW 機(jī)組 600 30 山西漳州電廠二期擴(kuò)建工程 2 600MW 機(jī)組 1200 31 南通電廠三期工程 2 900MW 機(jī)組 1800 32 鎮(zhèn)江電廠四期工程 2 1000MW 機(jī)組 2020 火電廠煙氣脫硝技術(shù)應(yīng)用分析 26 33 合計(jì) 29600 SCR 工作效率的因素 反應(yīng)溫度的影響 下圖為一種在管式反應(yīng)器中以 VXO5/TIO2為基本的催化劑所得到的反應(yīng)溫度對(duì) NO 脫除率的影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 目前我省只有許昌禹州電廠加裝煙氣脫硝裝置， 該裝置采用SCR 選擇性催化還原法煙氣脫 硝工藝，用液氨作為還原劑，把氮氧化物還原為穩(wěn)定的氮?dú)?，脫硝效率可達(dá) 80%以上，年減排氮氧化物能力達(dá) 萬(wàn)噸，對(duì)控制酸雨、提高空氣質(zhì)量將起到重要作用 。 （ 7）氨氣稀釋槽 氨氣稀釋槽為一立式水槽，液氨系統(tǒng)排放處所排出的氨氣由管線匯集后從稀釋槽底部進(jìn)入，通過分散管將氨氣分散入稀釋槽中，利用大量的消防水來吸收安全閥 排出的氨氣。吹灰器還能夠保持空氣預(yù)熱器通道暢通，從而降低系統(tǒng)的壓降。原則上，吹灰器每月吹灰一次，也可以根據(jù)反應(yīng)器進(jìn)出口的差壓進(jìn)行吹灰，使反應(yīng)器的壓力損失控制在一定的范圍內(nèi)。板箱式反應(yīng)器由鋼結(jié)構(gòu)支撐。在最后進(jìn)入火電廠煙氣脫硝技術(shù)應(yīng)用分析 20 催化反應(yīng)層之前，煙氣與氨氣流過小尺寸的正方形整流柵，混合均勻性再度提高，并保證在催化劑 層的水平斷面上均勻分配。由于催化反應(yīng)器需要占用很大的空間，因此，對(duì)于加裝煙氣脫硝系統(tǒng)的改造工程來說，場(chǎng)地問題往往成為設(shè)計(jì)工作中遇到的第一個(gè)難題。 火電廠煙氣脫硝技術(shù)應(yīng)用分析 19 在氨存儲(chǔ)和制備區(qū)，液氨通過卸料軟管由槽車內(nèi)進(jìn)入液氨儲(chǔ)罐。 混合氣體進(jìn)入 SCR 反應(yīng)器， SCR 反應(yīng)器操作溫度可在 300～400℃， SCR 反應(yīng)器安裝在省煤器與空氣預(yù) 熱器之間。 ② SCR 反應(yīng)器 反應(yīng)一般采用固定床平行通道形式，反應(yīng)器為鋼結(jié)構(gòu)型。在每個(gè) SCR 裝置之后的出口煙道上設(shè)有灰斗，由于煙氣經(jīng)過 SCR 裝置時(shí)流速降低，煙氣中的飛灰會(huì)在 SCR 裝置內(nèi)和 SCR 裝置出口處沉積下來，部分自然落入灰斗中。摩爾比 通過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，并記錄在氨氣流量控制系統(tǒng)的程序上。 ②利用液氨卸料壓縮機(jī)經(jīng)液氨由槽車輸入液氨儲(chǔ)槽內(nèi)，儲(chǔ)槽輸出的液氨在液氨蒸發(fā)槽內(nèi)蒸發(fā)為氨氣，經(jīng)氨氣緩沖槽送到脫硝系統(tǒng)。如圖 33 所示， 圖 33 尾部煙氣段布置 在工藝上，還存在著另外一種 SCR 布置方式，即空氣預(yù)熱器SCR 法目前還在試驗(yàn)階段。一種量化氨逃逸的方法是測(cè)定收集飛灰中的氨濃度，是一種實(shí)際可行的方法。 （ 4） 實(shí)際的化學(xué)計(jì)量比 根據(jù) SCR 反應(yīng)化學(xué)方程式，對(duì)于氨參加的還原反應(yīng)，理論上化學(xué)當(dāng)量比為 1。停留時(shí)間通常與空間速度相關(guān)， 空間速度是 SCR 的一個(gè)關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)，它是煙氣（標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力下的濕煙氣）在催化劑容積內(nèi)的停留時(shí)間尺度，即停留時(shí)間的倒數(shù)。 （ 1） 反應(yīng)溫度 在 SCR 系統(tǒng)中，最適宜的溫度取決于過程中使用的催化劑類型和煙氣成分。在不添加催化劑的條件下，較理想的上述 NOX 還原反應(yīng)溫度為 850～1000℃，但是，這一溫度范圍“很狹窄”。還原劑常用氨或尿素，還原劑迅速熱分解，和煙氣中的 NOX反應(yīng)，迅速生成 N2和 H2O。 目前，世界上較多使用的濕法有氣相氧化液相吸收法和液相氧化吸收法，較多使用的干法有選擇性催化還原法（ SCR）、選擇性非催化還原法（ SNCR）等。該方法比較簡(jiǎn)單， NOX排放能明顯降低。該技術(shù)的 NOX降低率隨煙氣再循環(huán)率的增加而增加，爐內(nèi)燃燒溫度越高，煙氣再循環(huán)率越高，對(duì) NOX降低 率的影響越大。根據(jù)這一原理，把供給燃燒區(qū)空氣量的減少到全部燃燒所需用空氣量的 70％左右，使燃燒在“貧氧燃燒”條件下進(jìn)行，從而既降低了燃燒區(qū)的氧濃度也降低了燃燒區(qū)的溫度水平。燃燒中脫氮主要指各種降低NOX燃燒技術(shù)，費(fèi)用較低，脫硝率不高，近期尚能 滿足當(dāng)前及今后短期的環(huán)保要求。目前，國(guó)內(nèi)火電廠的 NOX排放占整個(gè)污染的 80％。 2020 年修訂的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（ GB13223－ 2020），則按時(shí)段和燃料特性分別規(guī)定了燃煤、燃油鍋爐的氮火電廠煙氣脫硝技術(shù)應(yīng)用分析 3 氧化物排放限值，規(guī)定了火電廠氮氧化物的排放限值，見表 11所示。 2020~2020 年五年間，火電廠裝機(jī)容量增長(zhǎng)了%，煤耗量增長(zhǎng)了 %，而 2020 年我國(guó)火電 NOx 排放量為 萬(wàn)噸，只比 2020 年的 萬(wàn)噸增加近了 ％，見圖 01所示。 總體 上我國(guó)火電廠氮氧化物排放量隨著火電行業(yè)的發(fā)展呈不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)。 表 01 火電廠燃煤鍋爐 NOX最高排放濃度（ mg/m3） 時(shí)段 第Ⅰ時(shí)段 ① 第Ⅱ時(shí)段 ② 第Ⅲ時(shí)段 ③ 實(shí)施時(shí)間 2020 年 1 月 1 日 2020 年 1 月 1 日 2020年 1 月 1日 Vdaf﹤ 10% 1500 1300 1100 10%﹤ Vdaf﹤ 20% 1100 650 650 Vdaf﹥ 20% 450 注：① 第Ⅰ時(shí)段： 1996 年 12 月 31 日前建成投產(chǎn)或通過建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響報(bào)告書 審批的新建、擴(kuò)建、改建火電廠建設(shè)項(xiàng)目 ② 第Ⅱ時(shí)段： 1997 年 1 月 1 日起至本標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施前通過建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響報(bào)告書審批的新建、擴(kuò)建、改建火電廠建設(shè)項(xiàng)目 ③ 第Ⅲ時(shí)段：自 2020 年 1 月 1 日起，通過建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響報(bào)告書審批的新建、擴(kuò)建、改建火電廠建設(shè)項(xiàng)目（含在第 2 時(shí)段中通過環(huán)境影響報(bào)告書審批的新建、擴(kuò)建、改建火電廠建設(shè)項(xiàng)目，自批準(zhǔn)之日起滿 5 年，在本標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施前尚未開工建設(shè)的火電廠建設(shè)項(xiàng)目） 國(guó)務(wù)院頒發(fā)的《國(guó)家環(huán)境保護(hù)“十一五”規(guī)劃》中明確規(guī)定：“繼續(xù)開展氮氧化物控制研究，加快氮氧化物控制技術(shù)開發(fā)與示范，將氮氧 化物納入污染源監(jiān)測(cè)和統(tǒng)計(jì)范圍，為實(shí)施總量控制創(chuàng)造條件”。我國(guó)氮氧化物的排放中有70％來自煤炭的直接燃燒，電力行業(yè)又是我國(guó)的燃煤大戶，因此火力發(fā)電廠是 NOX排放的 主要來源之一。燃燒前脫氮主要將燃料轉(zhuǎn)化為低氮燃料，成本太貴，工程應(yīng)用較少。當(dāng)過量空氣系數(shù) a＜ 1，燃燒區(qū)處于“貧氧燃燒” 火電廠煙氣脫硝技術(shù)應(yīng)用分析 5 狀態(tài)時(shí)，對(duì)于抑制在該區(qū) NOX的生成量有明顯的效果。 煙氣再循環(huán) 該技術(shù)是在鍋爐空氣預(yù)熱器前抽取一部分低溫?zé)煔庵苯铀腿霠t膛或與一、二次風(fēng)混合后送入爐膛，既降低了燃燒區(qū)域的溫度，又降低了燃燒區(qū)域的氧濃度，可抑制 NOX的生成。這一方法可以用于燃燒器多層布置的電站鍋爐，在保持總空氣量不變的條件下，調(diào)整各層燃燒器噴口的燃料與空氣的比例，然后保證濃淡兩部分燃?xì)獬?分混合好并燃盡。 （ 2） 干法（ Dry process） ,是指反應(yīng)劑為氣態(tài)的工藝技術(shù)。非選擇性催化還原（ SNCR） 是一種不用催化劑，在 850～ 1100℃范圍內(nèi)還原 NOX的方法。 火電廠煙氣脫硝技術(shù)應(yīng)用分析 10 圖 2－ 2 SCR 表面反應(yīng)機(jī)理 由于煙氣中氮的氧化物主要是 NO，反應(yīng)式（ 21）無(wú)疑是發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)，所需的 NH3/ NOX 比接近化學(xué)計(jì)量關(guān)系。 火電廠煙氣脫硝技術(shù)應(yīng)用分析 11 SCR 反應(yīng)參數(shù)及條件 還原反應(yīng)速率決定 了煙氣中 NOX的脫除量，影響 SCR 系統(tǒng) NOX脫除性能的主要設(shè)計(jì)和運(yùn)行因素包括：①反應(yīng)溫度范圍；②在適宜溫度區(qū)間的有效停留時(shí)間；③注入的反應(yīng)物與燃燒煙氣中 NOX的混合程度；④注入的反應(yīng)物與未受控制的 NOX的摩爾比；⑤氨逃逸 。溫度也影響所需的停留時(shí)間，當(dāng)溫度接近還原反應(yīng)的最佳溫度，所需的停留時(shí)間減少。 SCR 設(shè)計(jì)必須在氨噴入點(diǎn)和反應(yīng)器入口有足夠的管道長(zhǎng)度來實(shí)現(xiàn)混合，混合時(shí)還可通過下面幾點(diǎn)進(jìn)行改善：①在反應(yīng)器上游安裝靜態(tài)混合器；②提高給予噴射流體的能量；③提高噴射器的數(shù)量和 /或噴射區(qū)域；④修改噴嘴設(shè)計(jì)來改善反應(yīng)物的分配、噴射角和方向。目前已經(jīng)有可靠的氨逃逸監(jiān)測(cè)儀器，但是還達(dá)不到商業(yè)運(yùn)用水平。這一布置方式的主要問題是 ，當(dāng)將反應(yīng)器布置在濕式 FGD 脫硫裝置后，其排煙溫度僅為 50～60℃，因此，為使煙氣在進(jìn)入催化劑反應(yīng)器之前達(dá)到所需要的反應(yīng)溫度，需要在煙道內(nèi)加裝燃油或燃燒天然氣的燃燒器，或蒸汽加熱的換熱器以加熱煙氣，從而增加了能源消耗和運(yùn)行費(fèi)用。 （ 1）液氨存儲(chǔ)與供應(yīng)系統(tǒng) ①液氨存儲(chǔ)與供應(yīng)系統(tǒng)包括液氨卸料壓縮機(jī)、液氨儲(chǔ)槽、液氨蒸發(fā)槽、氨氣緩沖槽及氨氣稀釋槽、廢水泵、廢水池等。 （ 3） SCR 控制系統(tǒng) 控制原理利用固定的 NH3/NO 摩爾比來提供所需的氨氣流量，進(jìn)口 NOX 濃度和煙氣流量的乘積產(chǎn)生 NOX 流量信號(hào)，此信號(hào)乘以NH3/NO 摩爾比就是基本氨氣流量信號(hào)。 在每層催化劑之前設(shè)置吹灰器，可隨時(shí)將沉積于催化劑入口火電廠煙氣脫硝技術(shù)應(yīng)用分析 17 處的飛灰吹除，防止堵塞催化劑通道。煙氣經(jīng)過脫硝過程后經(jīng)空氣預(yù)熱氣熱回收后進(jìn)入靜電除塵器。氨的注入量控制由 SCR 進(jìn)出口 NOX、 O2監(jiān)視分析儀測(cè)量值、稀釋風(fēng)機(jī)流量、煙氣流量來控制、煙氣溫度流量。 SCR 內(nèi)設(shè)置蒸汽吹灰器或聲波吹 灰器，吹掃介質(zhì)一般為蒸汽，根據(jù) SCR 壓差決定吹掃。通常，燃煤鍋爐煙氣脫硝的 SCR 反應(yīng)器在很高的位置上垂直放置（燒天然氣或燃油鍋爐的 SCR 反應(yīng)器可以水平放置），煙氣先向上流動(dòng)與氨混合，然后經(jīng)過水平煙道再折轉(zhuǎn)向下經(jīng)過脫硝反應(yīng)器。經(jīng)過混合柵后，煙氣與氨氣經(jīng)過折角導(dǎo)流柵，流向發(fā)生變化。反應(yīng)器還設(shè)有門孔、觀察口、單軌吊梁等裝置，用于催化劑的安裝、運(yùn)行觀察和維護(hù)保養(yǎng)。每個(gè)吹灰器的吹掃時(shí)間約 5min，每個(gè)反應(yīng)器的吹灰時(shí)間約 30min；當(dāng)備用催化劑層投運(yùn)時(shí)，每個(gè)反應(yīng)器火電廠煙氣脫硝技術(shù)應(yīng)用分析 21 的吹灰時(shí)間約為 45min。 但對(duì)于燃用較低 灰分的煤種，同時(shí)在 SCR 反應(yīng)器中安裝吹灰器，以除去覆蓋在催化劑活性表面及堵塞氣流通道的顆粒物，從而使反應(yīng)器的壓降保持在較低水平。 （ 6）氨氣緩沖槽 從蒸發(fā)槽蒸發(fā)的氨氣流進(jìn)入氨氣緩沖槽，通過調(diào)壓閥減壓到一定壓力，再通過氨氣輸送管線到鍋爐側(cè)的脫硝系統(tǒng)。隨著環(huán)保要求的提高，電廠加裝脫硝裝置已成為趨勢(shì)。 截至 2020 年底，環(huán)評(píng)已批、待批項(xiàng)目脫硝機(jī)組總規(guī)模約為 ；大部分集中在江蘇、浙江等火電密集地區(qū)，以及上海、天津、廈門、長(zhǎng)沙、寧波、濟(jì)南、廣東等人口稠密敏感區(qū)域，下表 為 新建火電 SCR 脫硝項(xiàng)目 。 火電廠煙氣脫硝技術(shù)應(yīng)用分析 27 NH3 的輸入量過大還將增加凈化煙氣中從未反應(yīng)氨的排放濃度，造成二次污染。催化劑對(duì)脫除率的影響與催化劑的活性、 類型、結(jié)構(gòu)、表面積等特性有關(guān)。 火電廠煙氣脫硝技術(shù)應(yīng)用分析 29 (2) 煙氣中增加了一定濃度的 NH3 在 SCR 中，作為還原劑的 NH3，在反應(yīng)器中并沒有完全和 NOX反應(yīng)，有一部分 NH3 會(huì)離開反應(yīng)器 (稱之為氨的逃逸率，該數(shù)值一般為 3— 5L／ L)進(jìn)入空氣預(yù)熱器。因此，在空氣預(yù)熱器的高溫和低溫段，要選用不同規(guī)格的雙波紋換熱板，低溫段預(yù)熱器要采用防堵灰性能更好的規(guī)格。對(duì)于結(jié)露型堵灰，蒸汽和低壓水沖洗可以取得較好的清洗效果； 對(duì)于硫酸氫氨型堵灰，采用高壓水沖洗才能保證清洗效果。 NOx 燃燒技術(shù)，使排放的 NOx 濃度大多可滿足 2020 年頒布的《 火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的限值要求，但 “ 十二五 ” 期間， 新的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行之后，迫使火力發(fā)電廠必須進(jìn)行煙氣脫硝 。同時(shí)，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)培養(yǎng)了我的自學(xué)能力和動(dòng)手能力。 通過做這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我 受 益 匪淺 ，不僅對(duì)煙氣脫硝技術(shù)有了一定的認(rèn)識(shí)和了解，而且使自己各方面的能力也有了提高。 目前采用較多的是選 擇性催化 還原法（ SCR）的煙氣脫硝技術(shù)。從上述分析可知道，脫硝裝置投運(yùn)后，煙氣中 SO3，含量增加使低溫腐蝕程度增加，因此在空氣預(yù)熱器低溫段火電廠煙氣脫硝技術(shù)應(yīng)用分析 30 使用 Corten 鋼或鍍搪瓷的元件。除了采用適當(dāng)?shù)?SO2氧化率和漏氨率指標(biāo)外，漏氨的濃度分布、脫硝設(shè)備性能對(duì)煤質(zhì)和負(fù)荷的適應(yīng)性、脫硝設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性等因素對(duì)空氣預(yù)熱器的影