天津大唐國際盤山發電有限公司600MW鍋爐SCR（選擇性催化還原技術）煙氣脫硝工程設計

摘 要：文章通過對大唐盤山電廠機組煙氣脫硝總承包工程的總體設計的描述，介紹了浙江浙大網新機電工程有限公司設計制造的SCR技術特點，包括脫硝工藝特點、技術經濟指標，以及各分系統的選擇和設計特點。

關鍵詞：SCR煙氣脫硝；工程設計；技術特點

1 SCR煙氣脫硝技術工作原理

天津大唐國際盤山發電有限責任公司脫硝系統是由浙大網新機電工程有限公司設計制造并調試應用，采取SCR（選擇性催化還原技術法）除去煙氣中氮氧化物。還原劑使用純度≥99.6%的液氨，由專用槽車運送，并利用卸料壓縮機將液氨從槽車打入液氨儲罐內。液氨儲罐中的液氨依靠自身重力和壓差的作用輸送到液氨蒸發槽內，利用來自輔汽聯箱蒸汽提供的熱量蒸發為氨氣，接著與稀釋風機鼓入的空氣在氨/空氣混合器中混合后，送達氨噴射系統。噴射出的氨氣與來自鍋爐省煤器出口的煙氣混合后在SCR入口煙道處進入SCR反應器，SCR反應器采用高灰型工藝布置，在催化劑中進行脫硝反應，最終從煙道出口輸送至鍋爐空預器，達到除去氮氧化物的目的。

其基本反應方程式為：

4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O

6NO2+8NH3→7N2+12H2O

6NO+4NH3→6H2O+5N2

SCR反應溫度則為285℃-400℃，SCR催化劑活性組分為V2O5，載體為銳鈦礦型的TiO2，WO3或MoO3作助催劑。在一般情況下脫硝效率不低于80%。

2 天津大唐盤山電廠煙氣脫硝工程概況

大唐盤山電廠規劃總裝機容量為2臺600MW國產超臨界凝汽式燃煤發電機組本期脫硝工程是對大唐盤山發電有限公司2×600MW超臨界機組。全煙氣進行脫硝處理。采用的脫硝工藝為選擇性催化還原（SCR）工藝，在使用設計煤種、鍋爐滿負荷出力、處理全部煙氣量的前提下，脫硝效率可以達到80%以上。

2.1 設計基礎參教

脫硝裝置進口煙氣參數（計算值，設計煤種）：

煙氣量：2335997Nm2/h（標態、濕基、實際02）

煙氣O2含量：3.28vol%（標態、干基、實際02）

煙氣NOx含量：400mg/Nm3（標態、干基、實際02）

煙氣粉空含量；50g/Nm3（標態、干基、6%02）

煙氣溫度：290-427℃

2.2 脫硝工藝流程

脫硝工藝系統主要包括：液氨接卸儲存系統、液氨蒸發供應系統、氨氣稀釋噴射反應系統、配電及計算機控制系統等部分；為了滿足脫硝工藝功能和安全環保要求，配置有儀用壓縮空氣系統、蒸汽加熱及伴熱系統、噴淋降溫及消防噴淋系統、氨氣稀釋系統、廢水收集排放系統、氮氣置換系統、工藝水系統、氨漏檢測報警儀器等輔助設備系統。

3 煙氣脫硝系統及其工藝特點

（1）液氨接卸儲存系統。液氨接卸儲存系統主要設備包括一套液氨槽罐車充裝臂、氣液相管路、兩臺卸氨壓縮機、兩個液氨儲罐。為防止儲罐超壓以及儲罐發生泄漏時對氨氣進行稀釋，在儲罐上方安裝有降溫冷卻噴淋水和消防噴淋水，每個儲罐上裝有兩個安全閥、兩個氨泄漏檢測儀及液位、溫度、壓力監視儀表；在儲罐區建有廢水收集池一個，用于回收儲罐區的廢水。本系統的主要工藝流程為：液氨槽車→槽車充裝臂→卸氨壓縮機→液氨儲罐。

（2）液氨蒸發供應系統。液氨蒸發供應系統主要工藝流程：液氨儲罐→液氨供應泵→液氨蒸發器→氨氣緩沖罐→氨/空氣混合器。

氨氣稀釋系統工藝流程為：來自卸料儲存系統及蒸發供應系統排放的氨氣→氨稀釋罐→稀氨水泵→工藝廢水處理系統。

（3）煙氣系統。煙氣系統是指從鍋爐省煤器出口至SCR反應器本體入口和SCR反應器本體出口至空預器之間的連接煙道，包括出口煙氣擋板、導流板、煙道支吊架、人孔門、膨脹節等部件。

（4）SCR反應器。SCR反應器本體內裝有蜂窩狀催化劑，混合好的煙氣與氨進入反應器本體后，在催化劑的催化作用下煙氣中的NOx與氨進行還原反應，生成N2和水，達到脫硝的目的。兩臺SCR反應器布置2臺稀釋風機，稀釋風機用于把氨氣稀釋到安全的濃度，氨氣與稀釋空氣的比例不超過5%，SCR反應器出口煙氣中的剩余氨含量（即氨逃逸率）不能超過3ppm。

SCR煙氣脫硝控制系統利用NH3/NOx摩爾比提供所需要的氨氣流量，使用煙氣進口NOx濃度和煙氣流量的乘積得出。基本的NOx含量，再乘以NH3/NOx摩爾比便可得到氨氣需求量，出口NOx濃度控制對NH3/NOx摩爾比加以修正（對氨氣需求量的修正）并參與控制，最終得到氨氣流量的目標設定值。SCR控制系統根據計算得出的氨氣需求量信號通過控制氨氣閥開度，實現脫硝自動控制。

（5）吹灰系統。吹灰系統的作用是為了防止催化劑表面積灰堵塞反應器。本系統分別布置有聲波喇叭吹灰系統和蒸汽吹灰系統。

聲波喇叭吹灰器共布置有兩層，單側SCR反應器每層布置4臺聲波喇叭吹灰器，共16臺。使用介質為鍋爐儀用壓縮空氣，其氣源來自鍋爐0米儀用壓縮空氣環行母管。蒸汽吹灰器共布置兩層，單側SCR反應器每層布置3臺蒸汽吹灰器，共12臺。使用介質為鍋爐后屏過熱器供空預器吹灰減壓站后的汽源。吹灰器前供汽母管上設有氣動關斷門，疏水經調節系統后與空預器吹灰疏水匯合。

（6）稀釋風系統。每臺鍋爐配置有2臺離心式稀釋風機，為和氨氣混合提供稀釋空氣，運行采取一運一備方式。兩臺風機出口通過母管分別將稀釋空氣供至氨氣-空氣混合器，然后送至對應側的氨噴射系統。每側的稀釋空氣管路上裝有空氣流量測量裝置。

（7）氨噴射系統。氨噴射系統主要指噴氨格柵（AIG），單側SCR反應器布置27根噴氨管道，格柵上有噴嘴，氨/空氣混合氣體通過噴嘴噴入煙道內，與煙氣混合。氨氣與稀釋空氣在氨/空氣混合器中混合。噴氨格柵后裝有靜態混合器，用于均勻地混合噴入煙道中的氨氣和煙氣。

（8）SCR反應區。每臺鍋爐布置兩臺SCR反應器，煙氣從鍋爐省煤器后煙道引出通過SCR反應器進行脫硝反應，再送回空氣預熱器前煙道，不設置省煤器和SCR旁路系統，不設置煙氣側脫硝入口擋板但設置有煙氣側脫硝出口擋板即煙氣側空預器入口擋板。SCR反應區工藝系統主要由煙氣系統、SCR反應器本體、催化劑系統、稀釋風系統、氨噴射系統、蒸汽吹灰器、聲波喇叭吹灰系統組成。

（9）SCR反應區系統的介質流動方向。原煙氣：來自鍋爐省煤器的原煙氣→SCR系統入口→噴氨格柵→煙氣/氨靜態混合器→導流板→整流裝置→催化劑層。凈煙氣：催化劑層→SCR反應器出口→空氣預熱器入口。氨：氨緩沖罐→氨/空氣混合器→噴氨格柵→煙氣/氨靜態混合器→SCR反應器。

4 結束語

本工程是由浙江浙大網新機電工程有限公司設計制造的一個大型電站：鍋爐煙氣脫硝SCR總承包工程項目，我公司采用了世界上最先進的設計手段，實現了燃煤電站煙氣脫硝過程的工藝設計優化、技術集成，填補了國內公司獨立自主實施煙氣脫硝工程EPC項目的空白，對推動我國電力環保技術的進步具有重要的意義。

參考文獻

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