【文章內(nèi)容簡介】 型。催化劑底部安裝氣密裝置，防止未處理過的煙氣泄漏。 ③ SCR 催化劑 目前商業(yè)的 SCR 催化劑一般為 V2O5WO3/TiO2型，其特點(diǎn)是高活性、壽命長、 壓力降小、剛性、易處理。電廠火電廠煙氣脫硝技術(shù)應(yīng)用分析 18 SCR 裝置催化劑一般由三層或兩層組成。 工藝流程 典型的 SCR 工藝流程如圖 35 所示。 圖 35 典型的 SCR 系統(tǒng)工藝流程 自氨制備區(qū)來的氨氣與稀釋風(fēng)機(jī)來的空氣在氨 /空氣混合器內(nèi)充分混合。稀釋風(fēng)機(jī)流量一般按 100％負(fù)荷氨量對(duì)空氣的混合比為5％設(shè)計(jì)。氨的注入量控制由 SCR 進(jìn)出口 NOX、 O2監(jiān)視分析儀測量值、稀釋風(fēng)機(jī)流量、煙氣流量來控制、煙氣溫度流量。 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。溫度測量點(diǎn)位于 SCR 反應(yīng)器進(jìn)口，當(dāng)煙氣溫度在 300～ 400℃范圍以外時(shí)，溫度信號(hào)將自動(dòng)關(guān)閉氨進(jìn)入氨 /空氣混合器的快速切斷閥。 氨與 NOX在反應(yīng)器內(nèi)，在催化劑的作用下反應(yīng)生成 N2和 H2O。N2和 H2O 隨煙氣進(jìn)入空氣預(yù)熱器。在 SCR 進(jìn)口設(shè)置 NOX、 O溫度監(jiān)視分析儀，在 SCR 出口設(shè)置 NOX、 O NH3監(jiān)視分析儀。 NH3監(jiān)視分析儀監(jiān)視 NH3 的逃逸濃度小于規(guī)定值，超過則報(bào)警并自動(dòng)調(diào)節(jié)NH3注入量。 在氨氣進(jìn)裝置分管閥后設(shè)有氨氣預(yù)留閥及接口，在停工檢修時(shí)用于吹掃管內(nèi)氨氣。 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。 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。液氨儲(chǔ)罐液位到達(dá)高位時(shí)自動(dòng)報(bào)警并與進(jìn)料閥及壓縮電動(dòng)機(jī)連鎖，切斷進(jìn)料閥及停止壓縮機(jī)運(yùn)用。儲(chǔ)罐內(nèi)的液氨通過出料管至汽化器，蒸氣加熱后汽化位氨氣。氨蒸氣被送往 SCR 反應(yīng)器處以供使用。 SCR 裝置的主要設(shè)備 SCR 反應(yīng)器 （ 1） SCR 反應(yīng)器本體 SCR 反應(yīng)器總體結(jié)構(gòu)呈Ⅱ字型，主要由進(jìn)口煙道、催化劑煙道（反應(yīng)器）兩大部分組成，同時(shí)設(shè)有注氨裝置（ AIG）、吹灰器、煙氣 /氨氣混合柵，導(dǎo)流柵等 輔助設(shè)施。 催化反應(yīng)器是完成脫硝化學(xué)反應(yīng)的容器，與尾部煙道相連，內(nèi)裝催化劑。催化劑反應(yīng)器有高灰段、低灰段和尾部煙氣段三種布置方式。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。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，場地問題往往成為設(shè)計(jì)工作中遇到的第一個(gè)難題。 反應(yīng)器的本體是實(shí)現(xiàn)煙氣中氮氧化物降解的場所。 SCR 反應(yīng)器體積的大小是根據(jù)煤質(zhì)、煙氣條件 、煙氣粉塵量、燃燒介質(zhì)元素成分、煙氣流量、 NOX進(jìn)口濃度、脫硝效率、 SOX濃度、反應(yīng)器壓降、使用壽命等因素決定的。 SCR 反應(yīng)器外壁一側(cè)在催化劑層處開有檢修門，用于將催化劑模塊裝入催化劑層。每個(gè)催化劑層都設(shè)有人孔，在機(jī)組停運(yùn)時(shí)可通過人孔進(jìn)入其內(nèi)檢查催化劑模塊。 煙氣與注入的氨氣接觸后，首先經(jīng)過混合柵，提高煙氣與氨氣的混合程度。混合柵一般為呈網(wǎng)狀布置的金屬構(gòu)件。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。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。催化劑箱由底部的支承鋼梁組成?；旌蠔?、導(dǎo)流柵、整流柵的最佳幾何尺寸、安裝形式及設(shè)置的必要性，可通過流體模擬試驗(yàn)方法確定。 吹灰器裝在每個(gè)催化劑層的上方，采用過熱蒸汽吹掉催化劑上的積灰。反應(yīng)器橫截面和催化劑的層間距，應(yīng)能保證吹灰器的安裝和正常運(yùn)行需要。 SCR 反應(yīng)器的下游設(shè)有一組取樣管，取樣管深入煙道的斷面上，由多根取樣管組成，用于測量截面上 NOX（及 NH SOX等）的濃度。 反應(yīng)器殼體通常采用標(biāo)準(zhǔn)的板箱式結(jié)構(gòu)，輔以各種加強(qiáng)筋和支撐構(gòu)件來滿足防震、承載催化劑、密封、承受負(fù)載和抵抗應(yīng)力的要求，并且實(shí)現(xiàn)與外界的隔熱。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)。板箱式反應(yīng)器由鋼結(jié)構(gòu)支撐。 （ 2）吹灰器 因燃煤機(jī)組的煙氣中飛灰含量較高，通常在 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的水平。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。 吹灰器通常為可伸縮的耙形結(jié)構(gòu)，采用蒸汽或空氣進(jìn)行吹掃。一般每層催化劑的上面都設(shè)置吹灰器，各層吹灰器的吹掃時(shí)間錯(cuò)開，即每次只吹掃一層催化劑或單層中的部分催 化劑。以 300MW機(jī)組為例，每臺(tái)吹灰器的吹掃區(qū)域?yàn)?2540mm 8890mm，吹掃深度約 2m，吹灰氣源壓力為 ，溫度為 350℃左右。 吹灰器的運(yùn)行始于最上層的催化劑，止于最下層催化劑，從上到下，一層接一層吹灰。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。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)。 目前，聲波吹灰器也逐漸得到應(yīng)用，這是一種新近發(fā)展起來的技術(shù)，通 過發(fā)射低頻、高能聲波，在吹灰過程中產(chǎn)生振動(dòng)力，消除設(shè)備積灰。聲波吹灰器具有前期投入小、安裝費(fèi)用低、運(yùn)行成本低及維護(hù)費(fèi)用低的特點(diǎn)。 （ 3）灰斗 在鍋爐 BMCR 工況下，省煤器出口煙氣流速約為 10m/s，省煤器灰斗除灰占總灰量的 5％。 SCR 反應(yīng)器內(nèi)煙氣流速為 4～ 6m/s，勢(shì)必形成一定的積灰。為保證 SCR 內(nèi)催化劑的催化效果，在 SCR內(nèi)配置吹灰器，將積灰吹入空氣預(yù)熱器。因此，在保留省煤器灰斗的基礎(chǔ)上，應(yīng)考慮在 SCR 后布置灰斗，設(shè)置 SCR 灰斗，可以減少進(jìn)入空氣預(yù)熱器內(nèi)的灰量，對(duì)空氣預(yù)熱器的安全運(yùn)行有利。 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。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。 （ 4）液氨儲(chǔ)槽 可以設(shè)計(jì)有備有液氨儲(chǔ)槽。阿安儲(chǔ)量可供機(jī)組脫硝反應(yīng) 7～ 14天，液氨儲(chǔ)罐上安裝有超流閥、逆止閥、緊急關(guān)閉閥及安全閥。儲(chǔ)氨罐周圍安裝有工業(yè)水噴淋管線和噴嘴，但儲(chǔ)槽體溫度過高時(shí)自動(dòng)淋水裝置啟動(dòng)，對(duì)槽體自動(dòng)淋水減溫。 （ 5）液氨蒸發(fā)槽 ①液氨蒸發(fā)槽可以為螺旋管式，管內(nèi)為液氨，管外為溫水浴，用 60～ 70℃的熱網(wǎng)回水加熱到 40℃，再以溫水將液氨汽化，并加熱至常溫。熱網(wǎng)水流量受蒸發(fā)槽本身水浴溫度的控制調(diào)節(jié)，在氨氣出口管線上裝有溫度檢測器，當(dāng)溫度低于 10℃時(shí)切斷液氨進(jìn)料，使氨氣至緩沖槽維持適當(dāng)?shù)臏囟群蛪毫Α? 火電廠煙氣脫硝技術(shù)應(yīng)用分析 22 ②蒸發(fā)槽也裝有安全閥，可防止設(shè)備壓力異常過高。 （ 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)。 （ 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。 （ 8）氨氣泄漏檢測器 液氨存儲(chǔ)及供應(yīng)系統(tǒng)四周設(shè)有多只氨氣檢測器，當(dāng)監(jiān)測到大氣中氨氣濃度過高時(shí)，在機(jī)組控制室發(fā)出警報(bào)，以防止氨泄漏異常事故的發(fā)生。 火電廠煙氣脫硝技術(shù)應(yīng)用分析 23 4 SCR 技術(shù)應(yīng)用分析 SCR 工藝應(yīng)用現(xiàn)狀 SCR工藝 在河南的 應(yīng)用現(xiàn)狀 近年來，河南省新建 600MW 等級(jí)超臨界火力發(fā)電機(jī)組已有 20余臺(tái)投入運(yùn)行，超臨界火力發(fā)電機(jī)組已成為河南省發(fā)電的主力機(jī)組。 據(jù) 2020 年調(diào)查統(tǒng)計(jì)各 電廠氮氧化物排放濃度結(jié)果如下表 41所示 : 表 41 氮氧化物排放濃度調(diào)查結(jié)果 序號(hào) 廠家 排煙處（ mg/Nm3） 01 民權(quán)電廠 265 02 鶴壁電廠 500 03 沁北電廠 500 04 首陽山電廠 450 05 信陽華豫 電廠 450 06 開封電廠 334 07 三門峽電廠 450 08 新鄉(xiāng)電廠 451 09 姚孟電廠 450 10 禹州電廠 457 11 鴨河口電廠 300 從結(jié)果來看，各電廠氮氧化物排放量基本符合國家環(huán)保要求，但和先進(jìn)水平相差較遠(yuǎn)。河南省超臨界機(jī)組鍋爐均采用在燃燒過程中對(duì) NOx的控制技術(shù)，主要依靠先進(jìn)的低 NOx燃燒器和爐膛內(nèi)分級(jí)送風(fēng)燃燒技術(shù)來控制 NOx的生成， 這種方法 NOx的排放量同煤種有直接的關(guān)系，難燃煤種 NOx的排放量會(huì)增加很多。另外這種方法NOx的排放量在鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)也會(huì)明顯增加。因此，通過分級(jí)燃燒技術(shù)可保證在鍋爐正常運(yùn)行時(shí) NOx的排放量滿足排放要求，在鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)控制 NOx效果較差，排放量將可能超出國家環(huán)保火電廠煙氣脫硝技術(shù)應(yīng)用分析 24 要求。隨著環(huán)保要求的提高，電廠加裝脫硝裝置已成為趨勢(shì)。 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) 萬噸，對(duì)控制酸雨、提高空氣質(zhì)量將起到重要作用 。 中國的 SCR 應(yīng)用現(xiàn)狀 我國火電廠煙氣脫硝裝置于 20 世紀(jì) 90 年代引進(jìn)日本技術(shù)在福建后石電廠的 600MW 機(jī)組率先建成。首臺(tái)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的SCR法煙氣脫硝工程于 2020年 1月 20日在國華太倉發(fā)電有限公司600MW 機(jī)組成功運(yùn)行。該工程中的關(guān)鍵設(shè)施 — 脫硝反應(yīng)器、噴氨格柵、供氨系統(tǒng)等均由蘇源環(huán)保公司獨(dú)立開發(fā)設(shè)計(jì)，脫硝催化劑采用日立造船的產(chǎn)品。此外還有 10 多家環(huán)保工程公司分別引進(jìn)了美國 Bamp。W 公司和燃料技術(shù)公司、德國魯奇和 FBE 公司、日本三菱和日立公司、意大利 TKC 公司、丹麥托普索公司的煙氣脫硝技術(shù)，到 2020 年底已建成的煙氣脫硝裝置 26 臺(tái)（套），總裝機(jī)容量為1125 萬千瓦，其中除江蘇利港電力有限公司 4 臺(tái) 600MW 機(jī)組和江蘇闞山發(fā)電有限公司 2 臺(tái) 600MW 采用 SNCR 法脫硝技術(shù)之外，其余均采用 SCR 法脫硝技術(shù)。我國部分已建、在建火電廠煙氣脫硝項(xiàng)目見表 42。 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 。 表 42 新建火電機(jī)組 SCR 脫硝項(xiàng)目 序號(hào) 項(xiàng)目名稱 脫硝機(jī)組規(guī)模（ MW） 備注 1 華電長沙 2 600MW 工程 1200 2 浙江大唐烏沙發(fā)電廠工程 4 600MW超臨界發(fā)電機(jī)組 600 火電廠煙氣脫硝技術(shù)應(yīng)用分析 25 3 廈門嵩嶼電廠二期 2 300MW 擴(kuò)建工程和一期 2300MW 改建工程 1200 已投運(yùn) 4 山西魯晉王曲發(fā)電有限責(zé)任公司一期工程 1200 5 山西陽城發(fā)電廠二期擴(kuò)建工程 2 600MW 機(jī)組 600 6 港環(huán)保發(fā)電有限公司四期 2 600MW 機(jī)組工程 1200 已投運(yùn) 7 上海外高橋第三發(fā)電廠三期工程 1000 8 天津市東北郊熱電廠新建項(xiàng)目 600 9 廣州恒運(yùn)熱電廠擴(kuò)建工程 2 300MW 機(jī)組 600 10 三河發(fā)電廠二期工程 2 300MW 熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組 600 11 北京市草橋燃?xì)饴?lián)合循環(huán)熱電廠工程 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 國電銅陵電廠一期工程 600 17 華陽電業(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 萬噸不銹鋼工程配套 2 300MW 機(jī)組 600 28 國信靖江電廠一期 1200 29 大唐國際高井電廠 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