火電廠煙氣脫硝工藝應用與工藝特點解析

徐向東

摘 要：隨著國民經濟的發展以及城市化建設的加快，城市能源需求與日俱增，而新能源發展滯后，傳統能源依舊占據能源結構的主導地位，現如今北方大部分地區以及華東各省飽受霧霾侵擾，人們對環境污染日益重視，國家也逐漸對傳統能源結構進行進一步地優化和調整，關閉及轉型了部分污染企業，大力推廣新能源的發展。文章首先對火電廠煙氣脫硝工藝的應用原理及其系統結構進行分析，然后詳細研究了火電廠煙氣脫硝（SCR）系統的工藝特點，望能夠對提高煙氣脫硝效率，確保SCR工藝的安全、可靠運行起到一定的幫助。

關鍵詞：火電廠 煙氣脫硝工藝 特點 應用

中圖分類號：X77 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）11（c）-0092-02

隨著新環保法的實施，節能減排和環保要求日益嚴格，國家對于NO的排放也越來越嚴，依據《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223- 2011），自2014年7月1日起，所有現有的火力發電燃煤鍋爐氮氧化物的排放濃度應低于200 mg/m3，在重點地區及2012年1月1日起新建火力發電燃煤鍋爐氮氧化物應低于100 mg/m3。但是，在現代社會經濟發展不斷進步與提升的背景之下，能源消費同時所出現的環境污染問題也越來越嚴重。二氧化硫、氮氧化物均為環境污染中最主要的破壞性物質，多是在燃煤過程中所產生的。因此，對所排放燃煤煙氣中煙塵、二氧化硫以及氮氧化物等有毒、有害物質的控制，已成為提高燃煤系統運行安全性，減輕能源污染問題的最重要手段之一。SCR技術具有良好的脫硝效率，而且經過多年來的應用與發展，技術基本成熟，運行也較為穩定，適應性強。該文詳細分析火電廠煙氣脫硝工藝的應用要點，并就該工藝系統的主要特點展開分析與研究。

1 火電廠煙氣脫硝工藝應用分析

目前可用于煙氣脫硝的工藝類型眾多，其中SCR（選擇性催化還原）煙氣脫硝工藝在脫硝效率方面具有非常確切的優勢，已成為目前火電廠燃煤排放控制行業中的首選方案之一。1975年，日本Shimoneski電廠建立起了第一個SCR煙氣脫硝系統示范性工程，其后SCR煙氣脫硝技術開始在火電廠燃煤排放控制領域中廣泛應用。發展至今，SCR煙氣脫硝工藝對所排放煙氣中一氧化二氮的脫除率可以達到90%以上，應用價值非常理想。

所謂的SCR煙氣脫硝工藝技術是指：在常壓條件下，向含有氮氧化物以及具有適宜溫度的煙氣中噴入比例為5.0%左右的氣氨，在充分混合均勻的基礎之上流入帶有催化劑的反應器中，通過一氧化二氮成分與氨氣成分的選擇性還原反應，最終生成無毒無害的氨氣以及水分，以此種方式達到降低火電廠能源污染的目的。

目前根據火電廠所應用的煙氣脫硝工藝系統結構可總結火電廠煙氣脫硝工藝的應用原理為：液氨成分自液氨槽車經過卸料壓縮機后進入儲槽內，然后經過蒸發槽處理生成氨氣，通過緩沖槽以及輸送管道進入鍋爐反應區內，在鍋爐反應區內與空氣充分混合，在此基礎之上由分布導閥進入SCR煙氣脫硝反應器內部進行反應，在反應器內通過噴霧的方式使氨氣與煙氣充分混合，然后在觸媒層中對煙氣進行還原反應。煙氣經過脫硝處理后用空氣預熱器進行熱回收處理，最后進入靜電除塵器中。

2 火電廠煙氣脫硝工藝特點分析

火電廠煙氣脫硝工藝系統一般包括氨氣制備系統以及脫硝反應系統兩個部分。其中，脫硝反應系統的主要構成包括煙氣線路、煙氣脫硝反應器、煙氣脫硝觸媒、煙氣脫硝控制系統等多個部分，氨氣制備系統的主要構成則包括液氨儲槽、液氨蒸發槽、氨氣緩沖槽、氨氣稀釋槽等多個部分。具體工藝特點可總結并分析如下所述。

（1）煙氣線路：煙氣脫硝反應器位于鍋爐省煤器出口煙氣管線下游位置，氨氣在充分混合均勻后通過分布導閥與煙氣共同進入煙氣脫硝反應器入口。煙氣經過煙氣脫硝反應處理后由空氣預熱器進行熱回收處理，然后再進入靜電除塵器反應環節當中。

（2）煙氣脫硝反應器：煙氣脫硝反應器采用固定床平行通道形式，系統正常運行狀態下使用單層通道，同時預留一層作為未來觸媒，僅在脫硝效率<需要值時投入運用，其目的是在短期內增加煙氣脫硝的工作效率，以延長有效觸媒壽命。煙氣脫硝反應器為自立鋼結構型式，反應器機殼外部用絕緣層包裹，負責支撐所有負荷重量，在此基礎之上提供風管氣密。

（3）氨供應：在火電廠煙氣脫硝系統中，氨氣需根據壓力修正系數以及溫度參數進行調整修正。反應系統中控制器可應用氨氣流量對所需氨氣進行嚴格控制，以將摩爾比維持在穩定范圍內。同時，氨氣供應管線上設置有氨氣緊急關斷裝置，該裝置能夠在以下3種工況下關斷閥門，以確保煙氣脫硝系統操作的安全性，避免觸媒發生損害：其一是進口煙氣溫度過低的工況，其二是進口煙氣溫度過高的工況，其三是氨氣對空氣稀釋比過高的工況。與之相對應的初始設定值如表1所示。

（4）氨氣儲槽：在火電廠煙氣脫硝系統中，共設置有3個液氨儲槽，其中1個液氨槽即能夠實現對一套SCR煙氣脫硝機組脫硝反應7 d內所需氨氣的供應。在液氨儲槽中安裝超流閥、逆止閥、以及安全閥等裝置，其目的是確保液氨儲槽能夠在發生泄漏時得到及時地保護。同時，氨氣儲槽內還安裝有溫度計、液位計等計量裝置，及時將相關檢測信號傳輸至DCS控制系統當中，以便在氨氣儲槽溫度、壓力異常狀態下及時做出保護動作。

3 結語

在當今社會經濟水平快速發展的背景下，耗電量的增長趨勢是非常顯著的，這使得燃煤電廠的煙氣排放問題備受各方重視。目前，我國大量火電廠已經展開了對煙氣脫硫工藝的應用，但有關煙氣脫硝系統的應用還相對較少。該研究中重點分析火電廠煙氣脫硝系統中SCR的工藝應用以及工藝特點，認為SCR煙氣脫硝工藝的應用對控制火電廠煙氣排放污染，降低氮氧化物排放量均有非常重要的價值，值得引起重視。

參考文獻

[1] 解永剛，程慧.火電廠SCR脫硝還原劑的選擇與比較[J].電力科技與環保，2010，26（5）：32-33.

[2] 胡永鋒，白永鋒.SCR 法煙氣脫硝技術在火電廠的應用[J].節能技術，2007，25（3）：152-156.

[3] 廖欲元.闡述SCR法煙氣脫硝技術在火電廠的應用[J].廣東科技，2009（3）：129-131.

[4] 韋健宏，馮加星.汕頭某電廠 1號鍋爐脫硝系統優化調整試驗報告[R].廣東電網公司電力科學研究院，2014.

[5] 范劍峰，吳以凡，賈寶榮，等.火電廠選擇性催化還原脫硝技術的可行性研究[J].化工時刊，2005（7）：64-67.

[6] 賈雙燕，路濤，李曉蕓，等.選擇性催化還原煙氣脫硝技術及其在我國的應用研究[J].電力環境保護，2004（1）：19-21.

[7] 李勇.后石電廠600 MW機組煙氣脫硝系統及工藝特點介紹[J].山東電力技術，2001（4）：41-44.

[8] 鐘秦.燃煤煙氣脫硫脫硝技術及工程實例[M].北京：化學工業出版社，2002.