火电厂脱硝超低排放改造设计及应用

北极星环保网讯:阐述了我国火力发电超低排放的现状，概述了烟气脱硝的必要性和紧迫性。介绍了我国烟气脱硝的发展历程，结合我厂实际论述了脱硝不同工艺类型及其优缺点。分析探讨了张家口发电厂1-7号机组脱硝超低排放的改造情况及其效果。对张家口发电厂脱硝直喷改造节能效果进行了分析。

近些年我国加大了新能源发电的研发和建设力度，但火力发电在我国仍然占据并将长期占据发电的主导地位。随着我国空气污染的加剧，作为污染的大户，国家对火力发电企业施行了全世界最严格的排放标准。氮氧化物作为空气污染的主要污染物，我厂也在2012年逐步投入了脱硝系统，并在2015年启动了脱硝超低排放的改造，同步进行了尿素直喷改造以降低机组的电耗，做到环境保护和经济效益的双赢。

一、SCR脱硝技术

1.SCR脱硝工艺

由于炉内低氮燃烧技术的局限性，使得NOx的排放不能达到国家对排放的要求，为了进一步降低NOx的排放，必须对燃烧后的烟气进行脱硝处理。在众多脱硝方法当中，SCR脱硝工艺以其脱硝装置结构简单、无副产品、运行方便、可靠性高、脱硝效率高、一次投资相对较低等诸多优点，在日本和欧美得到了广泛的商业应用。我厂也从2012年开始逐渐投用SCR脱硝系统，并且取得了不错的效果。

我厂脱硝采用NOx燃烧器改造+SCR脱硝设计方案。SCR装置主要由烟气系统，SCR催化反应器，尿素热解及氨气喷射系统，相应的管道及维护平台；氨气输送管道的连接等部分组成。脱硝还原剂为尿素，还原剂制备按采用尿素热解法制备方案设计。尿素热解系统按每台炉配置设计。通过向反应器内喷入脱硝反应剂氨气，将NOx还原为氮气。由于此还原反应对温度较为敏感，故需加入催化剂，以满足反应的温度要求，增强反应活性。催化剂共三层，其中一层备用。

尿素制备热解系统包括：尿素储仓、干卸料、螺旋给料机、尿素溶解罐、尿素溶液储罐、溶液循环泵、供液泵、计量和分配装置、背压控制阀、绝热分解室（内含喷射器）、一次风加热系统等。带喷射器组的热解室的热空气来源为热一次风，并配备电加热系统对热一次风进行加热升温。

2.我厂运行中发现的SCR工艺优缺点

SCR脱硝工艺在全球是最成熟，应用最为广泛的脱硝技术。以张电4号机组为例，投运以来，脱硝系统及装置可用率大于98%，SCR脱硝效率大于80%，氨的逃逸率小于2.5mg/m3（6%O2），SO2/SO3转化率小于1%，SCR出口浓度小于90mg/Nm3，满足低于100mg/Nm3的要求。

我厂运行中发现，脱硝设备存在电能消耗较大的问题，除了引起吸风机电流增大导致的吸风机电耗增大外，脱硝设备也存在较大的电耗。4号机组脱硝厂用电率平均超过0.2%，电耗较大。根据统计，按照每年机组安全运行5500h计算，每年我厂为了运行SCR系统损失1200-2000万度电量，造成经济消耗400-700万元。

二、脱硝超低排放改造

1.超低排放改造前脱硝现状

2015年，我厂启动了机组超低排放改造，我厂脱硝采取的方案是启用催化剂备用层，催化剂由原来的两层变为三层，并且提高还原剂喷射量的设计方案。因为要提高还原计的喷射量，所以需要对尿素热解系统进行改造。

2.改造方案

方案一：将尿素溶液直接喷射到锅炉内的高温烟气中进行分解制取氨气；

方案二：在原有热解炉系统上利用烟气换热器替代电加热器进行改造；

方案三就是在原有热解炉系统基础上将一次风电加热器进行增容改造。

3.方案分析确定

以上三个方案各有优缺点，方案一为完全替代原尿素热解系统，原热解系统电加热器、热解炉、热风管道系统、AIG设备可取消，改造费用最高。方案二系统相对复杂，改造工程量大，投资费用较方案三高。方案三系统简单，改造工程量小，投资相对较小。

方案一、二厂用电比较，方案一要小，长期运行优势明显，符合电厂节能减排要求。方案一、二相对方案三节能优势更加明显。并且，方案一已在大唐王滩电厂技能改造中应用，取得了不错的效果，所以我厂除8号机组采用电加热器增容改造方案外，其它1-7号机组均采用炉内直喷方案代替原来尿素热解系统。

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