段平琳

(新疆華泰重化工有限責(zé)任公司，新疆烏魯木齊830009)

淺析煙氣脫硝改造技術(shù)在中泰化學(xué)米東電廠的應(yīng)用

段平琳

(新疆華泰重化工有限責(zé)任公司，新疆烏魯木齊830009)

重點(diǎn)介紹了中泰化學(xué)米東電廠為滿足國(guó)家對(duì)火力發(fā)電燃煤鍋爐NOx排放濃度限值要求，新增SCR煙氣脫硝系統(tǒng)的改造和實(shí)際運(yùn)行情況。

燃煤發(fā)電;煙氣脫硝;環(huán)保減排

0 引言

NOx是大氣主要污染物之一，是造成酸雨和光化學(xué)煙霧的主要原因。目前，世界各國(guó)開(kāi)發(fā)的燃煤煙氣NOx治理技術(shù)種類比較多，選擇性催化還原(Selective Catalytic Reduction，SCR)煙氣脫硝技術(shù)和選擇性非催化還原(Selective non－Catalytic Reduction，SNCR)煙氣脫硝技術(shù)由于技術(shù)成熟、脫硝率高、幾乎無(wú)二次污染，在大型燃煤電廠得到廣泛應(yīng)用。本文著重介紹了中泰化學(xué)米東區(qū)電廠SCR煙氣脫硝裝置的實(shí)際應(yīng)用情況。

1 概況

中泰化學(xué)米東熱電廠裝機(jī)容量2×135MW機(jī)組配3×410t/h燃煤鍋爐已于2010年11月正式投入運(yùn)行，同步建設(shè)的電石渣－石膏濕法脫硫系統(tǒng)隨主體工程一同投產(chǎn)，但當(dāng)時(shí)未預(yù)留脫硝裝置。本期為已建成投產(chǎn)的3×410t/h燃煤鍋爐配備SCR脫硝裝置，還原劑制備區(qū)按相應(yīng)規(guī)模配備。

根據(jù)《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 13223－2011)的相關(guān)規(guī)定，自2014年7月1日起，現(xiàn)有火力發(fā)電燃煤鍋爐NOx排放濃度限值為100mg/m3(標(biāo)干態(tài)、6%O2)，而中泰化學(xué)米東熱電廠機(jī)組的運(yùn)行現(xiàn)狀，脫硝裝置入口煙氣NOx濃度一般在380～600mg/m3，已不能滿足要求。中泰代學(xué)米東熱電廠決定進(jìn)行增加脫硝系統(tǒng)的改造。

2 脫硝改造

目前比較成熟的脫硝工藝有選擇性催化還原法(SCR)和非選擇性非催化還原法(SNCR)。SCR法相比SNCR法工藝較為成熟，反應(yīng)溫度較低，效率較高，氨逃逸率較低。SNCR工藝較為復(fù)雜，技術(shù)不太成熟，反應(yīng)溫度高，氨逃逸率較高，腐蝕嚴(yán)重，國(guó)內(nèi)、國(guó)外引用的較少，所以大多數(shù)選用選擇性催化還原法(SCR)，中泰化學(xué)米東熱電廠經(jīng)過(guò)研究最終選用的是SCR法。

2.1 SCR反應(yīng)機(jī)理

煙氣中的氮氧化物與還原劑(氨、尿素等)混合后，在催化劑的作用下，被還原為氮?dú)狻?/p>

SCR為一種爐后脫硝反應(yīng)裝置，設(shè)置觸媒裝置于鍋爐省煤器出口與空氣預(yù)熱器入口之間，其作用為使噴入之氨與煙氣中之NOx加速反應(yīng)實(shí)現(xiàn)脫硝。

在此情況時(shí)，其有效反應(yīng)之溫度范圍較SNCR低的多，約在320℃～400℃之間。

SCR主要化學(xué)反應(yīng)如下:

其反應(yīng)產(chǎn)物為對(duì)環(huán)境無(wú)害的水和氮?dú)猓挥性?00℃以上的條件下才具備足夠的反應(yīng)速度，工業(yè)應(yīng)用時(shí)須安裝相關(guān)反應(yīng)的催化劑，在催化劑的作用下其反應(yīng)溫度降至400℃左右，省煤器后溫度正好處于這一范圍內(nèi)，為脫硝提供了有利條件。

SCR催化劑的工作溫度是有一定范圍的，溫度過(guò)高時(shí)催化劑會(huì)加速老化;當(dāng)溫度在300℃左右時(shí)，在同一催化劑的作用下，另一副反應(yīng)也會(huì)發(fā)生。即生成氨鹽，該物質(zhì)粘性大，易粘結(jié)在催化劑和鍋爐尾部的受熱面上，影響鍋爐運(yùn)行。

2.2 SCR系統(tǒng)的組成

SCR煙氣脫硝裝置設(shè)計(jì)效率為不小于80%，催化劑層數(shù)按照2+1設(shè)置。不設(shè)置SCR煙氣旁路系統(tǒng)和省煤器高溫旁路系統(tǒng)。脫硝裝置雙反應(yīng)器布置在省煤器和空預(yù)器之間，電除塵器入口煙道上方。吸收劑采用純氨，液氨蒸發(fā)系統(tǒng)采用蒸汽加熱形式。脫硝設(shè)備年利用小時(shí)按6500h考慮。

本工程煙氣脫硝系統(tǒng)采用SCR法，1臺(tái)鍋爐2個(gè)反應(yīng)器。主要工藝系統(tǒng)有:煙氣系統(tǒng)、催化劑吹灰系統(tǒng)、液氨存儲(chǔ)、制備及供應(yīng)系統(tǒng)和液氨蒸發(fā)系統(tǒng)。

2.3 SCR工藝系統(tǒng)

(1)煙氣系統(tǒng)。主要由煙道、SCR反應(yīng)器、催化劑、氨/空氣混合器及渦流混合器、催化劑吹灰系統(tǒng)、灰斗組成。

(2)SCR反應(yīng)器。外型為矩形立方體，四壁為側(cè)板，并形成殼體，催化劑分2層布置在殼體內(nèi)，另外設(shè)置了一個(gè)預(yù)備層。為了使反應(yīng)器內(nèi)的煙氣均勻流過(guò)催化劑層，在煙氣進(jìn)口處設(shè)置了導(dǎo)流板，在催化劑層的上方設(shè)整流裝置。在每個(gè)反應(yīng)器出入口各設(shè)置一套NO、O2分析系統(tǒng)。

(3)催化劑。主要選用釩鈦鎢催化劑，主要成分有二氧化鈦TiO2、五氧化二釩V2O5、三氧化鎢WO3等。催化劑內(nèi)外活性均勻，催化劑布置模式按層數(shù)2+1設(shè)計(jì)，本工程選用蜂窩式催化劑，催化劑單元為整體制作，催化劑模塊設(shè)有有效防止煙氣短路的密封系統(tǒng)，密封裝置的壽命不低于催化劑的壽命。催化劑設(shè)計(jì)與選型中考慮了燃料中含有的任何微量元素可能導(dǎo)致的催化劑中毒，并采取了防止催化劑中毒的有效措施。催化劑采用模塊化設(shè)計(jì)以減少更換催化劑的時(shí)間。

(4)吹灰系統(tǒng)。每臺(tái)爐根據(jù)SCR反應(yīng)器本體內(nèi)設(shè)置的催化劑層數(shù)及數(shù)量設(shè)置一套吹灰系統(tǒng)，每一層催化劑設(shè)置一層吹灰器，吹灰器數(shù)量按50%脫硝效率時(shí)所需催化劑的層數(shù)和數(shù)量來(lái)配置。吹灰器的數(shù)量和布置將催化劑中的積灰盡可能多地吹掃干凈，盡可能避免因死角而造成催化劑失效導(dǎo)致脫硝效率的下降和反應(yīng)器煙氣阻力的增加。

(5)液氨儲(chǔ)存、制備及供應(yīng)系統(tǒng)。包括液氨卸料壓縮機(jī)、儲(chǔ)氨罐、液氨蒸發(fā)器、液氨泵、氨氣緩沖罐、稀釋風(fēng)機(jī)、氨/空氣混合器、氨氣稀釋罐、廢水泵、廢水池等。氨氣系統(tǒng)緊急排放的氨氣則排入氨氣稀釋罐中，經(jīng)水的吸收排入廢水池，再經(jīng)由廢水泵送至污水處理站處理。

2.4 改造效果

SCR脫硝改造后，1號(hào)爐A反應(yīng)器脫硝反應(yīng)區(qū)2013年7月至2014年3月月平均運(yùn)行數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 1號(hào)爐A反應(yīng)器脫硝反應(yīng)區(qū)月均運(yùn)行數(shù)據(jù)

3 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)近一年的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)來(lái)看，本次脫硝改造技術(shù)采用選擇性催化還原法(即SCR)，改造后鍋爐NOx排放濃度達(dá)到了國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)要求，較好地改善了廠區(qū)及周圍居民的生活環(huán)境，取得了較好的社會(huì)效益。

［1］王義兵，孫葉柱，陳豐，等.火電廠SCR煙氣脫硝催化劑特性及其應(yīng)用［J］.電力環(huán)境保護(hù)，2009，25(4):13－15.

［2］張強(qiáng).燃煤電站SCR煙氣脫硝技術(shù)及工程應(yīng)用［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

［3］李仁剛，邵建設(shè)，陳凱，等.選擇性催化還原煙氣脫硝催工藝在利港電廠4×600MW機(jī)組上的應(yīng)用［J］.電力科技與環(huán)保，2011，27 (1):38－41.

Discussion on flue gas denitrification transformation in Zhongtai Chemical Mitai Power Plant

It mainly introduces the application and actual operation of Selective Catalytic Reduction flue gas denitrification transformation technology in Mitai Power Plants in order to meet the national requirements for thermal power coal－fired boiler NOxemission concentration limit.

coal－fired power generation;SCR;environmental emissions

X701.7

B

1674－8069(2015)05－051－02

2015-04-12;

2015-06-17

段平琳(1988-)女，新疆人，助理工程師，主要從事生產(chǎn)技術(shù)管理和能源管理工作。E－mail:271762905@qq.com