烏魯木齊市紅雁池電廠脫硝改造工程的分析

夏雪，王純利

（1.新疆農業大學草業與環境科學學院，新疆烏魯木齊830000；2.中鋼集團新疆有限公司，新疆烏魯木齊830011）

烏魯木齊市紅雁池電廠脫硝改造工程的分析

夏雪1，2，王純利1

（1.新疆農業大學草業與環境科學學院，新疆烏魯木齊830000；2.中鋼集團新疆有限公司，新疆烏魯木齊830011）

隨著我國經濟的快速發展，污染物排放量的增長與環境保護間的矛盾日益突出，為了實現國民經濟與環境的可持續發展，環保部對于燃煤電廠污染物排放量提出了更高的要求，為了適應新的要求，烏魯木齊紅雁池電廠決定對其燃煤鍋爐進行煙氣脫硝技術改造。

紅雁池電廠；脫硝SCR；工藝設計；技術改造；效益分析

1 我國燃煤電廠NOx排放現狀據

我國一次能源結構中約70%～80%由煤炭提供，2010年我國原煤消耗量為32.5億t，其中電煤消耗超過18億t。燃煤在發電過程中會排放大量的氮氧化物，每燃燒一噸煤炭會產生約5～30kg的氮氧化物。

為了貫徹《中華人民共和國大氣污染防治法》，改善大氣環境質量，保護生態環境，建設可持續發展經濟，對于氮氧化物排放巨大的火電行業，國家與地方政府出臺了一系列更加嚴格的火電行業氮氧化物排放標準及控制措施。

1.1 氮氧化物控制技術概述

燃煤電廠鍋爐的NOx控制方法主要可以分為燃燒前、燃燒中以及燃燒后處理三種。目前我國對于脫氮工藝研究主要集中在燃燒中與燃燒后處理，主要采用改進設備工藝和抑制NOx生成這兩種方式。

（1）燃燒前控制技術。

（2）燃燒控制技術——低氮氧化物燃燒技術。

（3）燃燒后脫硝技術——煙氣脫硝技術。

干法脫硫是目前的主要脫硫方法，其主要包括選擇性催化還原法（SCR）、選擇性非催化還原（SNCR）、電子束照射法（EB）等。在煙氣脫硝技術方面，日本和歐洲基本采用選擇性催化還原系統（SCR），該方法的氮氧化物脫除率可以到達60～80%，效果明顯；美國采用的是選擇性非催化還原系統（SNCR）的改進系統，此系統通過改進后可以達到80%的氮氧化物去除率；而美國最新的CARBONOx示范工藝可以在480～560℃溫度下對實際煙氣中氮氧化物的去除率達到了98%以上。

2 紅雁池電廠地理位置

烏魯木齊市位于新疆中部，是新疆維吾爾自治區首府，全疆政治、經濟、文化中心。地處天山中段北麓、準噶爾盆地南緣，是世界上距海洋最遠的城市，著名的亞洲地理中心就位于烏魯木齊市南郊30km處。紅雁池電廠地處烏魯木齊市天山區，鐵路運輸和公路運輸都很便捷。烏魯木齊作為歐亞大陸橋在新疆境內最大交通樞紐，為一級鐵路蘭新線終點，同時又是北疆鐵路的起點。

1、2號機組鍋爐系武漢鍋爐廠制造的WGZ670/13.7-10型超高壓鍋爐。其基本型式為：自然循環、一次中間再熱、倒U型布置、直流燃燒器四角切圓燃燒、平衡通風、固態排渣、全鋼構架、緊身封閉。制粉系統為正壓直吹式，配4臺中速磨煤機，直流燃燒器四角布置，假想切圓直徑為828mm。每角燃燒器由6只一次風噴口和9只二次風噴口相間布置組成，沿高度分為上下兩組，一次風噴口周圍設有周界風。電除塵采用浙江菲達科技環保有限公司兩臺雙室三電場靜電除塵器，輸灰系統采用德國穆勒公司的正壓氣力輸灰系統；除渣系統采用刮板撈渣機、碎渣機、脫水倉的連續出渣汽車拉運的方式。3、4號機組系東方鍋爐廠制造的DG670/13.7-21型超高壓鍋爐。其基本型式為：一次中間再熱超高壓自然循環汽包爐、型布置、單爐膛、燃燒器四角布置，切圓燃燒、平衡通風、固態排渣、采用管式空氣預熱器、鋼構架（雙排柱）。制粉系統為中速磨冷一次風機正壓直吹式，每臺鍋爐配用4臺磨煤機（其中一臺備用），磨煤機型號為ZGM-95N。煤粉燃燒器采用四角布置切向燃燒、噴嘴固定式直流燃燒器，假想切圓的直徑為Φ529mm和Φ830mm。每角燃燒器噴口共布置有14層噴口，其中一次風噴口6層，頂二次風噴口1層，其余7層為二次風噴口，所有一次風噴口均采用百葉窗式水平濃淡燃燒器。在燃燒器頂部設置頂二次風噴口（即OFA噴口），OFA噴口反切15°，形成逆向旋轉氣流，以降低爐內氣流的殘余旋轉，減少爐膛出口處兩側煙溫的偏差。周界風可以實現自動調節。燃燒器噴口為固定式。電除塵采用浙江菲達科技環保有限公司兩臺雙室三電場靜電除塵器，輸灰系統采用德國穆勒公司的正壓氣力輸灰系統；除渣系統采用刮板撈渣機、碎渣機、脫水倉的連續出渣汽車拉運的方式。

（1）1和2號鍋爐概況。1、2號鍋爐按帶基本負荷定壓運行方式進行設計，具有一定的調峰能力。每臺鍋爐配四臺ZGM-95型中速正壓直吹式磨煤機，每臺磨煤機帶6只噴燃器采用一層半布置。制粉系統正常運行時三臺磨煤機運行，一臺磨煤機備用。鍋爐過熱器采用兩級噴水減溫，一級減溫器主要用于粗調，改變汽溫較大的波動和保護屏式過熱器不超溫；二級減溫器主要用于細調，改變汽溫較小的波動和保護高溫過熱器不超溫。另外，還在前屏過熱器前布置備用減溫器，在因意外因素造成前屏超溫時使用。

（2）2、3、4號鍋爐概況。3、4號鍋爐為超高壓鍋爐，在爐膛上部垂直分布輻射式全大屏過熱器和輻射——對流式后屏過熱器，水平煙道布置高溫過熱器和高溫再熱器；尾部豎井煙道由中隔墻分隔成前后兩部分，前豎井中布置低溫再熱器，后豎井中布置低溫過熱器；在低溫再熱器及低溫過熱器下方均布置有省煤器管組，由省煤器垂直懸吊管懸吊低溫再熱器和低溫過熱器。

3 煙氣脫硝技術

目前進入工業應用的成熟的燃煤電廠煙氣脫硝技術主要包括SCR、SNCR和SNCR/SCR聯用技術。

（1）SNCR脫硝技術。指在鍋爐爐膛出口900～1100℃的溫度范圍內噴入還原劑（如氨氣）將其中的NOx選擇性還原成N2和H2O。SNCR工藝對溫度要求十分嚴格，對機組負荷變化適應性差，對煤質多變、機組負荷變動頻繁的電廠，其應用受到限制。大型機組脫硝效率一般只有25%～45%，SNCR脫硝技術一般只適用于老機組改造且對NOx排放要求不高的區域。

（2）SCR煙氣脫硝技術。指在300℃～420℃的煙氣溫度范圍內噴入氨氣作為還原劑，在催化劑的作用下與煙氣中的NOx發生選擇性催化反應生成N2和H2O。SCR煙氣脫硝技術具有脫硝效率高，成熟可靠，應用廣泛，經濟合理，適應性強，特別適合于煤質多變、機組負荷變動頻繁以及對空氣質量要求較敏感區域的燃煤機組上使用。SCR脫硝效率一般可達80%～90%，可將NOx排放濃度降至100mg/m3（標態，干基，6%O2）以下。

（3）SNCR/SCR聯用技術。指在煙氣流程中分別安裝SNCR和SCR裝置。在SNCR區段噴入液氨等作為還原劑，在SNCR裝置中將NOx部分脫除；在SCR區段利用SNCR工藝逃逸的氨氣在SCR催化劑的作用下將煙氣中的NOx還原成N2和H2O。SNCR/SCR聯用工藝系統復雜，而且脫硝效率一般只有50%～70%。

文章介紹了氮氧化物對人類、社會、環境造成的危害以及世界各國對氮氧化物的治理，闡述了電廠必須實行煙氣脫硝的必要性。介紹了常用的氮氧化物控制技術。

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［2］葉代啟.煙氣中氮氧化物污染的治理［J］.環境保護科學，1999，26（4）：1-4.

［3］任俊清.工業鍋爐氮氧化物的形成及降低措施［J］.山西建筑，2004，30（7）：125-126.

［4］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.

夏雪（1986-1），女，江蘇晉江人，大學本科，主要研究方向：環境工程。