莊一新

摘 要：目前，工業(yè)化學(xué)產(chǎn)品生產(chǎn)對(duì)大氣環(huán)境的污染在不斷增加，比如燃煤電廠排放出的有毒物質(zhì)會(huì)對(duì)環(huán)境造成巨大的影響。因此，就燃煤電廠SCR煙氣脫硝技術(shù)進(jìn)行了探討和分析。

關(guān)鍵詞：燃煤電廠；SCR煙氣脫硝技術(shù)；火電廠；運(yùn)行效率

中圖分類號(hào)：X701.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.01.128

近年來，我國SO2和NOx的排放量不斷增加，區(qū)域性大氣污染日趨明顯。隨著電廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的日趨嚴(yán)格，脫硝技術(shù)將成為各大電力企業(yè)，尤其是火電廠的新關(guān)注點(diǎn)。

我國的能源結(jié)構(gòu)決定了在較長的時(shí)間內(nèi)不會(huì)改變以火電為主的格局。選擇性催化還原（SCR）法脫硝技術(shù)是我國火電企業(yè)目前應(yīng)用最廣泛的鍋爐煙氣脫硝技術(shù)之一，也是國際上火電企業(yè)使用的主流技術(shù)，我國已經(jīng)投運(yùn)和在建的火電廠煙氣脫硝裝置大多采用的是SCR 脫硝裝置。

1 SCR煙氣脫硝技術(shù)的控制要點(diǎn)

1.1 流場(chǎng)設(shè)計(jì)

在煙氣脫硝裝置的設(shè)計(jì)中，脫硝反應(yīng)器是非常重要的技術(shù)關(guān)口，它主要與催化劑入口處界面氣體的反應(yīng)速度及其勻稱性有很大聯(lián)系。當(dāng)前，SCR 脫硝裝置在運(yùn)行中會(huì)遇到很多問題，產(chǎn)生這些問題的原因主要是流場(chǎng)的分布極其不均勻。因此，在設(shè)計(jì)初期，可利用數(shù)值的流場(chǎng)模擬和物理模型試驗(yàn)來解決該問題。

1.2 催化劑選型

在SCR煙氣脫硝技術(shù)的實(shí)施過程中，催化劑關(guān)系著整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率，處于脫硝工藝的核心位置。催化劑在脫硝裝置中對(duì)脫除比率的影響非常大，這與催化劑的類型及其表面結(jié)構(gòu)的特殊性質(zhì)有很大關(guān)系。其中，催化劑的活性直接影響著脫硝的最終效率。

1.3 反應(yīng)溫度

采用釩、鉻、鎢催化劑，當(dāng)反應(yīng)溫度改變時(shí)，可能發(fā)生一些不利于NOx還原的副反應(yīng)，尤其是當(dāng)溫度較高時(shí)。比如，發(fā)生NH3分解為N2和H2或NH3被O2氧化為NO的反應(yīng)時(shí)，還原劑會(huì)減少。這些反應(yīng)在溫度超過450 ℃時(shí)開始變得激烈，溫度繼續(xù)升高后還可能生成NO2，進(jìn)而使NOx的還原率下降；溫度為300～400 ℃時(shí)，NH3與NOx只生成N2和H2O，NOx的還原率隨著反應(yīng)溫度的升高而提升。

1.4 空間速度

空間速度標(biāo)志著煙氣在反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間。如果空間速度過慢，則催化劑和設(shè)備的利用率會(huì)降低；如果空間速度過快，則氣體和催化劑的接觸時(shí)間會(huì)變短，導(dǎo)致反應(yīng)不充分，NOx的脫除率下降。

2 SCR煙氣脫硝改裝工程實(shí)施要點(diǎn)

為了防止在空預(yù)器冷端生成NH4HSO4，進(jìn)而造成腐蝕和堵塞，需要改造鍋爐空預(yù)器冷端換熱元件。對(duì)于換熱元件而言，應(yīng)選用合適的板型、材質(zhì)，加寬元件間隙；增設(shè)多介質(zhì)吹灰器，常規(guī)吹灰介質(zhì)為蒸汽，停機(jī)清洗介質(zhì)為高壓水；空氣預(yù)熱器由高、中、低溫段改為高、低溫兩段，取消中溫段，壁面空預(yù)器在NH3HSO4沉積溫度區(qū)域分段，在空預(yù)器冷段采用鍍搪瓷元件。在運(yùn)行過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制氨的逃逸率，并保證較低的SO2/SO3的轉(zhuǎn)化率（<1%）。由于加裝了脫硝裝置，煙氣系統(tǒng)的阻力會(huì)增加約1 000 Pa。因此，需要對(duì)鍋爐引風(fēng)機(jī)和電機(jī)改造，拆除鍋爐原有省煤器至空預(yù)器間的煙道，增設(shè)新的省煤器至脫硝反應(yīng)器間的煙道在鍋爐鋼架內(nèi)的支撐、反應(yīng)器至空預(yù)器間的煙道在鍋爐鋼架內(nèi)的支撐，加大對(duì)空預(yù)器的壓力。因此，相關(guān)人員需要考慮拆除、新增的鋼梁，驗(yàn)算鍋爐原有的基礎(chǔ)、鋼架，并加固鋼架和鍋爐基礎(chǔ)；脫硝反應(yīng)器一般布置在鍋爐送風(fēng)機(jī)支架上方，需驗(yàn)算原有支架的樁、基礎(chǔ)、結(jié)構(gòu)，由于以往未預(yù)留脫硝荷載，所以，還需要加固送風(fēng)機(jī)支架的樁、基礎(chǔ)、結(jié)構(gòu)。

煙氣中的SO3經(jīng)過脫硝系統(tǒng)后，其濃度會(huì)成倍增大。由于脫硫系統(tǒng)對(duì)SO3的脫除率僅有40%，所以，對(duì)既安裝了脫硝系統(tǒng)，又安裝了濕法脫硫系統(tǒng)的電廠，應(yīng)充分考慮煙囪的防腐問題。

3 加裝SCR脫硝系統(tǒng)的費(fèi)用估算

火電廠加裝SCR脫硝系統(tǒng)的費(fèi)用估算如表1所示。

脫硝改造投資估算的基礎(chǔ)為：脫硝系統(tǒng)無旁路，還原劑采用液氨，制備車間為2臺(tái)機(jī)組共用；每爐設(shè)2臺(tái)脫硝反應(yīng)器，脫硝系統(tǒng)入口的NOx濃度為450 mg/Nm3（干態(tài)、標(biāo)態(tài)、6%O2），脫硝效率為80%.由于各廠的地質(zhì)條件、上部結(jié)構(gòu)形式不同，鍋爐鋼架、送風(fēng)機(jī)支架基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)加固會(huì)存在較大的差異，本估算統(tǒng)一按700萬元/爐（300 MW）、1 100萬元/爐（600 MW）、1 400萬元/爐（1 000 MW）計(jì)算。隨著催化劑的國產(chǎn)化，脫硝改造的實(shí)際投資費(fèi)用會(huì)有一定的下降。

4 結(jié)束語

隨著我國燃煤電廠的發(fā)展，NOx的排放對(duì)環(huán)境造成的影響日益嚴(yán)重。綜上所述，我國已經(jīng)采用了較多的脫硝技術(shù)，但需要綜合考慮不同燃煤電廠的特點(diǎn)，選取合適的脫硝技術(shù)，還要綜合考慮技術(shù)的成熟程度、運(yùn)行可靠程度和運(yùn)行成本等。此外，還應(yīng)借鑒國外先進(jìn)的脫硝技術(shù)，并結(jié)合我國燃煤電廠的實(shí)際情況，共同促進(jìn)我國脫硝產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，減少NOx的排放。

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〔編輯：張思楠〕