脫硝技術(shù)在火電廠應(yīng)用

摘 要:本文以山西漳山發(fā)電有限責(zé)任公司二期工程為研究重點，采用選擇性催化還原法(SCR)脫硝工藝，未設(shè)旁路，采用聲波吹灰器，催化劑采用日立生產(chǎn)的板式催化劑。對脫硝技術(shù)在火電廠應(yīng)用進行了研究。

關(guān)鍵詞:脫硝技術(shù) SCR 氨區(qū) 應(yīng)用

中圖分類號:TM62文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)10(c)-0111-01

1 項目基本情況

山西漳山發(fā)電有限責(zé)任公司位于山西省長治市北郊。一期工程為2×300MW直接空冷燃煤機組，二期工程為2×600MW直接空冷亞臨界凝汽式汽輪發(fā)電機組，3#機組于2008年4月21日通過168小時運行，4#機組于2008年5月31日通過168小時運行。二期工程同步設(shè)計了脫硝系統(tǒng)，脫硝裝置采用高含塵布置方式在省煤器和空預(yù)器之間，氨制備區(qū)設(shè)計在灰?guī)旃芾碚緝?nèi)。

本脫硝工程由北京紫泉能源環(huán)境技術(shù)有限公司總承包，脫硝系統(tǒng)的設(shè)計由臺灣中鼎工程股份有限公司負責(zé)，該煙氣脫硝工程采用選擇性催化還原法(SCR)脫硝工藝，未設(shè)旁路，采用聲波吹灰器，催化劑采用日立生產(chǎn)的板式催化劑。

二期工程中由于3#爐催化劑發(fā)生了損傷，所以脫硝工程沒有同步投運。4#爐脫硝系統(tǒng)于2008年8月13日開始安裝調(diào)試，催化劑于2010年9月16日投入運行，脫硝系統(tǒng)于2010年10月8日完成了168小時試運，南京電力設(shè)備質(zhì)量性能檢驗中心于2010年10月15日完成了4#爐脫硝系統(tǒng)性能測試。

2 煙氣脫硝系統(tǒng)情況

2.1 SCR本體部分

SCR是一種以NH3作為還原劑將煙氣中的NOx分解成無害的N2和H2O的干式脫硝工藝。

本工程脫硝系統(tǒng)設(shè)計脫硝效率為90％，SCR催化劑采用預(yù)留2+1的三層催化劑方案，安裝兩層，在上方預(yù)留一層催化劑的空間，布置在爐后一次風(fēng)機和送風(fēng)機房構(gòu)架上方，系統(tǒng)不設(shè)置SCR反應(yīng)器旁路，在SCR的入口煙道上設(shè)置灰斗。SCR裝置設(shè)置檢修、測試平臺，其中兩層平臺分別同鍋爐本體的29m和39m層平臺連接。

(1)煙道及SCR反應(yīng)器:煙道設(shè)計承壓能力大于5.98kPa，最大瞬時承受壓力絕對值不低于9.98kPa，煙道最小壁厚6mm，煙道內(nèi)煙氣流速不超過15m/s。每爐設(shè)置兩臺相互獨立的SCR反應(yīng)器，催化劑區(qū)域內(nèi)流速不超過6m/s。

(2)吹灰系統(tǒng):每臺SCR反應(yīng)器的每層催化劑設(shè)置4只聲波吹灰器，共計16臺聲波吹灰器，吹灰介質(zhì)為壓縮空氣，壓力為0.6～0.7MPa。吹灰時的瞬間流量:1.14～2.28Nm3/min，每臺聲波吹灰器每10min發(fā)聲10s，消耗的最大壓縮空氣:0.19～0.38Nm3。16臺聲波吹灰器每小時消耗壓縮空氣量最大為:16×(2.28)×1.33(管漏系數(shù))=48.64Nm3。

(3)催化劑:采用株式會社日立制作所的板式催化劑，催化劑單元含有催化劑部件，6mm間距。催化劑部件由支撐板組成，其內(nèi)部覆有以TiO2、V2O5為基的催化劑活性成分，基材為不銹鋼材料。煙氣平行流過催化劑部件，使得壓降較低。催化劑化學(xué)壽命為24000小時，機械壽命48000小時，催化劑連續(xù)運行溫度范圍為300～420℃。

(4)灰斗:每臺鍋爐省煤器出口設(shè)置6只灰斗，在每個SCR反應(yīng)器進口煙道處設(shè)置一個灰斗，以收集吹灰噴嘴吹掃的灰?？紤]加裝脫硝后為防止預(yù)熱器的堵塞，進行了空預(yù)器設(shè)計改造，冷段為搪瓷蓄熱元件。

(5)氨/空氣注入系統(tǒng):氨/空氣注入系統(tǒng)由供應(yīng)源，噴淋管及噴嘴組成。每個供應(yīng)源配備有一個手動截流閥和流量孔板。噴氨格柵(AIG)垂直安裝在SCR催化劑上游的煙道內(nèi)。氨噴淋格柵由噴淋管及噴淋噴嘴組成。根據(jù)通過噴淋噴嘴的NOx濃度分布，來調(diào)整氨/空氣混合物注入。

2.2 氨區(qū)部分

脫硝劑采用液態(tài)純氨。液氨儲存、制備、供應(yīng)系統(tǒng)包括液氨卸料壓縮機、液氨儲槽、氨氣蒸發(fā)器、氨氣緩沖槽、稀釋槽、廢水泵、廢水池及相關(guān)管線、管件等。

氨區(qū)主要包括以下幾個系統(tǒng):

(1)卸氨系統(tǒng):將氨槽車內(nèi)的氨水卸到氨儲罐內(nèi)。卸氨時，如果氨儲罐壓力大于氨槽車內(nèi)壓力時，不需要啟動卸料壓縮機，通過氨儲罐的壓力將氨水壓到氨儲罐內(nèi)，當(dāng)兩者的壓力接近時或氨儲罐壓力小于氨槽車壓力時，應(yīng)啟動卸料壓縮機進行卸氨，卸料壓縮機進出口差壓為2kg。

(2)蒸發(fā)系統(tǒng):將液氨蒸發(fā)為氨氣，維持氨儲罐壓力。氨儲罐和蒸發(fā)器是一個內(nèi)部循環(huán)系統(tǒng)，當(dāng)氨儲罐壓力比較低時，通過調(diào)節(jié)蒸發(fā)器蒸汽調(diào)閥來維持氨儲罐壓力，正常情況下維持氨儲罐壓力在10kg左右。當(dāng)氨儲罐壓力高于12kg或蒸發(fā)器出口、氨儲罐溫度高于40℃時，自動關(guān)閉蒸汽閥(定值比較低主要是考慮安全性)。

(3)供氨系統(tǒng):氨儲罐出來的氨氣，首先經(jīng)機械壓力調(diào)節(jié)閥降到8kg，再通過氣動調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)到設(shè)定值后，進入到緩沖罐內(nèi)，緩沖后氨氣直接輸送到鍋爐房。

氨區(qū)還包含噴淋系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)，工業(yè)水系統(tǒng)、服務(wù)水系統(tǒng)、氮氣吹掃系統(tǒng)、排放系統(tǒng)、儀用空氣系統(tǒng)以及消防報警系統(tǒng)等。

3 系統(tǒng)性能測試結(jié)果

2010年10月15日，南京電力設(shè)備質(zhì)量性能檢驗中心完成了4#爐脫硝系統(tǒng)的性能檢測，在#4機組額定負荷600MW時，煙氣脫硝系統(tǒng)脫硝效率為90.9%，氨逃逸量為0.48mg/m3(標干態(tài)，6%O2)，SO2/SO3轉(zhuǎn)化率為0.88%，煙氣脫硝系統(tǒng)左右側(cè)平均壓降為558.2Pa，SCR出口煙氣溫度為341.0℃，氨耗量為304.1kg/h。

在#4機組滿負荷時，入口中NOx質(zhì)量濃度平均值為381.0mg/m3，小于設(shè)計煤種NOx質(zhì)量濃度值650mg/m3。煙氣脫硝系統(tǒng)入口煙氣量檢測平均值為1929917m3/h，小于設(shè)計值1987684m3/h。入口處煙氣煙塵質(zhì)量濃度檢測平均值為25032.8mg/m3，大于設(shè)計值20000mg/m3。測試發(fā)現(xiàn)4#爐脫硝系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)均能滿足并超過合同的要求，主要測試結(jié)果優(yōu)良。

4 脫硝系統(tǒng)的安裝調(diào)試注意事項

(1)氨區(qū)是一個重大危險源，要特別注重安全，在調(diào)試檢修過程中要注意兩點:一是系統(tǒng)的嚴密性一定要達到要求。二是氮氣置換也必須嚴格要求，進氨前進行氮氣置換，排干凈各個死角，標準為氧含量小于1%，測試儀器為便攜式氧量計，也有通過燃燒法進行的。

(2)要保證脫硝效率和氨逃逸率，主要注意兩點:一是催化劑的安裝，必須嚴格按照設(shè)計要求，催化劑與催化劑之間，催化劑和四周煙道之間必須密封完好，保證煙氣盡可能的都要通過催化劑。二是噴淋格柵的調(diào)整，這是保證氨氣能和煙氣均勻混合的關(guān)鍵，應(yīng)充分考慮到煙氣的流場、噴氨流量以及氨氣的流向幾個主要因素。

(3)加強對催化劑的重視和保護，可以根據(jù)實際情況增加催化劑溫度檢測，在啟動階段不要長時間的投油，邏輯中增加脫硝保護，目前脫硝氨氣關(guān)斷閥聯(lián)鎖保護關(guān)有:MFT;引風(fēng)機A停;脫硝A側(cè)入口溫度低(低于300);入口煙溫高于400度2/3;A側(cè)氨/空氣比率超過14%;兩臺稀釋風(fēng)機全停;負荷低于250MW;空預(yù)器主輔馬達全停3秒或停轉(zhuǎn)信號發(fā)出延時3秒或空預(yù)器入口擋板關(guān)反饋2/3。

5 結(jié)語

本文以實際工程為例，對脫硝技術(shù)在火電廠應(yīng)用進行了較為詳細的研究。給出了各環(huán)節(jié)較為詳細的數(shù)據(jù)資料，并總結(jié)了脫硝系統(tǒng)的安裝調(diào)試注意事項，對同類工程應(yīng)用不僅具有較強的理論指導(dǎo)意義，也具有很強的現(xiàn)實意義。