SCR煙氣脫硝系統(tǒng)的負(fù)面影響研究

引言

隨著科技的不斷發(fā)展，SCR煙氣脫硫在我國(guó)電廠中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，本文就該部分內(nèi)容進(jìn)行了研究。

本文主要從我國(guó)電廠煙氣脫硝現(xiàn)狀、當(dāng)代煙氣脫硝產(chǎn)業(yè)建設(shè)中存在的主要問(wèn)題、重點(diǎn)安裝控制問(wèn)題、負(fù)面影響分析等方面進(jìn)行了研究。

我國(guó)電廠煙氣脫硝現(xiàn)狀

我國(guó)的電能供給主要以燃煤發(fā)電為主，在燃煤過(guò)程中所產(chǎn)生的氮氧化物主要為NO、NO2以及N2O，相較于發(fā)達(dá)國(guó)家而言，我國(guó)無(wú)論是在燃煤技術(shù)應(yīng)用方面還是在脫硝技術(shù)應(yīng)用方面均存在著一定的差距，以至于我國(guó)燃煤電廠所排放的NOx已經(jīng)抵消了近年來(lái)針對(duì)SO2的控制效果。

具體來(lái)說(shuō)，從脫硝裝置建設(shè)方面來(lái)看，我國(guó)已建脫硝機(jī)組在2008年已經(jīng)超過(guò)1億千瓦，這種建設(shè)現(xiàn)狀是由政府規(guī)定的氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)與燃煤機(jī)組建設(shè)時(shí)的環(huán)境影響評(píng)價(jià)審批共同作用而形成的，這說(shuō)明燃煤電廠煙氣脫硝已經(jīng)成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)所需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題之一。

從脫硝工藝選擇方面來(lái)看，我國(guó)絕大部分燃煤機(jī)組所使用的脫硝工藝為SCR方法，這種方法實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、脫硝效率可以超過(guò)90%，且不會(huì)在脫硝過(guò)程中生成副產(chǎn)物，因而不會(huì)形成二次污染，這也是國(guó)際中應(yīng)用最為廣泛的脫硝方法。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，基于SCR工藝的煙氣脫硝機(jī)組占我國(guó)總脫硝機(jī)組的比例超過(guò)90%；從SCR煙氣脫硝技術(shù)設(shè)計(jì)與承包方面來(lái)看，在現(xiàn)代煙氣脫硝市場(chǎng)中，我國(guó)國(guó)內(nèi)的承包商基本已經(jīng)具備了脫硝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造、調(diào)試與運(yùn)營(yíng)能力，可基本滿足國(guó)內(nèi)燃煤電廠的煙氣脫硝系統(tǒng)建設(shè)需求。

從SCR關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備方面來(lái)看，雖然我國(guó)大部分燃煤電廠仍舊以引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)為主，但是在引進(jìn)的同時(shí)，也同樣很注意在其基礎(chǔ)上進(jìn)行消化、吸收和創(chuàng)新，部分企業(yè)或公司還開(kāi)發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的SCR關(guān)鍵技術(shù)。在相關(guān)設(shè)備研發(fā)方面，已可實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)的設(shè)備有液氨還原劑系統(tǒng)、噴氨格柵設(shè)備、靜態(tài)混合器設(shè)備等，但是諸如尿素水熱解系統(tǒng)、聲波吹灰器、關(guān)鍵儀器儀表等還未實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化；從產(chǎn)業(yè)化管理方面來(lái)看，政府正在逐漸加大對(duì)煙氣脫硝的管理力度，而企業(yè)也正在按照相關(guān)要求制定和執(zhí)行相關(guān)的自律規(guī)范，但是總體來(lái)說(shuō)我國(guó)的煙氣脫硝管理仍處于初級(jí)階段，還需要在借鑒國(guó)外先進(jìn)管理經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)結(jié)合我國(guó)國(guó)情制定符合我國(guó)發(fā)展要求的產(chǎn)業(yè)管理制度。

隨著科技的不斷發(fā)展，SCR煙氣脫硫在我國(guó)電廠中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，本文就該部分內(nèi)容進(jìn)行了研究。只有加強(qiáng)對(duì)SCR煙氣脫硝系統(tǒng)的負(fù)面影響研究，才能使SCR煙氣脫硝技術(shù)更加完善，是非常有現(xiàn)實(shí)意義的。

當(dāng)代煙氣脫硝產(chǎn)業(yè)建設(shè)中存在的主要問(wèn)題

雖然我國(guó)燃煤電廠煙氣脫硝產(chǎn)業(yè)進(jìn)步明顯，但是其發(fā)展過(guò)程中存在的問(wèn)題也相對(duì)較為突出，主要表現(xiàn)在以下幾方面。

脫硝技術(shù)掌握度不足

雖然SCR脫硝工藝簡(jiǎn)單，但是其核心技術(shù)較難突破，在應(yīng)用方面，我國(guó)的SCR脫硝系統(tǒng)設(shè)計(jì)與設(shè)備獲取仍舊以引進(jìn)或項(xiàng)目合作為主，還沒(méi)有形成一套完整的、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的SCR脫硝技術(shù)解決方案。并且在技術(shù)引進(jìn)中，所能夠引進(jìn)的大多局限在工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，而在核心技術(shù)與物理流動(dòng)模型/CFD流場(chǎng)模擬等技術(shù)引進(jìn)與掌握方面還無(wú)法全面掌握。特別是在SCR脫硝工藝中的核心SCR催化劑選型、設(shè)計(jì)與布置、流場(chǎng)設(shè)計(jì)等方面我國(guó)仍需要依賴(lài)國(guó)外廠商實(shí)現(xiàn)。

脫硝催化劑還未實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化

脫硝催化劑是SCR技術(shù)的核心，但是就目前我國(guó)的SCR工藝發(fā)展?fàn)顩r而言，所需的TiO2基催化劑仍舊需要從日本和歐洲等少數(shù)國(guó)家引進(jìn)，即便是已建成的脫硝催化劑生產(chǎn)線也是需要進(jìn)行技術(shù)、原料、設(shè)備引進(jìn)，生產(chǎn)線只負(fù)責(zé)生產(chǎn)加工。因此，我國(guó)燃煤電廠脫硫成本相對(duì)較高，SCR工藝研究任重而道遠(yuǎn)。

煙氣脫硝技術(shù)規(guī)范不夠系統(tǒng)

我國(guó)的煙氣脫硝產(chǎn)業(yè)仍舊處于初級(jí)階段，不同燃煤電廠所引進(jìn)的SCR脫硝系統(tǒng)不盡相同，政府制定相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)也沒(méi)有統(tǒng)一的體系進(jìn)行參照，無(wú)論是從脫硝產(chǎn)業(yè)方面看還是從脫硝實(shí)現(xiàn)過(guò)程方面看均缺乏系統(tǒng)的考慮，這對(duì)脫硝產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展是極為不利的。

在SCR關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備方面來(lái)看，雖然我國(guó)大部分燃煤電廠仍舊以引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)為主，但是在引進(jìn)的同時(shí)同樣注意在其基礎(chǔ)上進(jìn)行消化、吸收和創(chuàng)新，部分企業(yè)或公司還開(kāi)發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的SCR關(guān)鍵技術(shù)。在相關(guān)設(shè)備研發(fā)方面，可實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)的設(shè)備有液氨還原劑系統(tǒng)、噴氨格柵設(shè)備、靜態(tài)混合器設(shè)備等，但是諸如尿素水熱解系統(tǒng)、聲波吹灰器、關(guān)鍵儀器儀表等還未實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。

重點(diǎn)安裝控制問(wèn)題

煙道系統(tǒng)安裝

煙氣在經(jīng)過(guò)鍋爐省煤器出口后平均分成兩路，每路煙氣各自進(jìn)入一個(gè)垂直布置的SCR反應(yīng)器里，即每臺(tái)鍋爐配有兩個(gè)反應(yīng)器。煙氣經(jīng)脫硝處理后進(jìn)入回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器、靜電除塵器、引風(fēng)機(jī)和FGD，最后通過(guò)煙囪排入大氣。脫硝煙道連接鍋爐省煤器出口煙道、反應(yīng)器和鍋爐空預(yù)器，煙道橫截面為矩形。脫硝煙道系統(tǒng)還包括吸收熱位移的膨脹節(jié)。脫硝煙道的膨脹節(jié)采用非金屬膨脹節(jié)。煙道設(shè)置有SCR測(cè)點(diǎn)接管座。

需要特別說(shuō)明的是注射柵格所在的SCR入口煙道在吊裝前按氨注射管道設(shè)計(jì)圖紙22DM211MX的要求，應(yīng)安裝好煙道內(nèi)部的氨注射柵格部件后再進(jìn)行吊裝。SCR入口煙道可自上往下吊裝；SCR入口煙道的安裝過(guò)程中需要插入非金屬膨脹節(jié)的安裝。煙道組件吊裝后，應(yīng)按照?qǐng)D紙要求，現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)相應(yīng)的測(cè)量管座孔并裝焊測(cè)點(diǎn)管座。煙道安裝焊縫應(yīng)保證密封，防止煙氣泄漏。

SCR反應(yīng)器及反應(yīng)器附件安裝

SCR反應(yīng)器截面成矩形，反應(yīng)器的載荷通過(guò)它的兩側(cè)承重墻均勻地分布，向下傳遞，利用反應(yīng)器底部的彈性支座傳遞到SCR鋼構(gòu)架的支撐梁上。反應(yīng)器承重墻下部的支撐梁和側(cè)重下部的梁上安裝反應(yīng)器限位裝置，反應(yīng)器以幾何截面的中心為固定點(diǎn)并向外膨脹，使水平各方向的膨脹位移量最小。反應(yīng)器外壁一側(cè)在每一層催化劑處均設(shè)有檢修門(mén)，用于將催化劑模塊裝入催化劑層或更換催化劑模塊。每個(gè)催化劑層設(shè)有人孔，在機(jī)組停運(yùn)時(shí)允許進(jìn)入檢查或檢測(cè)催化劑模塊。

負(fù)面影響分析

硝出口煙道濃度分布不均受鍋爐燃燒方式、配風(fēng)、爐膛結(jié)構(gòu)等因素影響，這就造成了SCR入口煙道的濃度分布不均。運(yùn)行調(diào)整時(shí)，SCR出口CEMS的采樣系統(tǒng)為單點(diǎn)采樣，根據(jù)DCS歷史數(shù)據(jù)分析，停止噴氨后，SCRA入口、SCRB入口CEMS濃度經(jīng)常不一致，有時(shí)相差20.5mg/Nm3以上；SCRA、SCRB出口CEMS煙氣的代表性較差，需要通過(guò)煙道內(nèi)清理積灰、調(diào)整脫硝入口噴氨量，并通過(guò)調(diào)整試驗(yàn)來(lái)控制煙道內(nèi)氮氧化物濃度均勻。經(jīng)過(guò)噴氨格柵調(diào)整后，NO2濃度最大值為64.12mg/Nm3，NO2濃度最小值為22.84mg/Nm3。調(diào)整后，在測(cè)孔1至測(cè)孔2深度范圍內(nèi)，測(cè)孔1至測(cè)孔10的NO2濃度均勻性較好；但是在煙道南側(cè)區(qū)域，隨著測(cè)點(diǎn)位置加深，NO2濃度略有減小。經(jīng)過(guò)計(jì)算，SCRA側(cè)出口NO2平均濃度為46.75mg/Nm3；以平均濃度為基準(zhǔn)，濃度場(chǎng)平均偏差為18.36%。

綜合上述，脫硝系統(tǒng)氮氧化物濃度差值大的直接原因：噴氨系統(tǒng)運(yùn)行不正常，脫硝出口濃度場(chǎng)不均勻，直接導(dǎo)致脫硝出口氮氧化物濃度與脫硫出入口氮氧化物濃度差值大。間接原因：脫硫出口氮氧化物設(shè)計(jì)量程大、低濃度時(shí)進(jìn)入儀表的顯示死區(qū)是導(dǎo)致脫硝出口氮氧化物濃度與脫硫出入口氮氧化物濃度差值大的間接原因。

在3號(hào)機(jī)組檢修期間，對(duì)煙氣在線儀表監(jiān)測(cè)模塊進(jìn)行了更換，以適應(yīng)低濃度的氮氧化物的測(cè)量，檢修后投入運(yùn)行，對(duì)SCR入口噴氨量進(jìn)行了多次調(diào)整試驗(yàn)，將SCR出口的濃度場(chǎng)差值控制在10%以內(nèi)，脫硝反應(yīng)器出口、脫硫入口、煙氣排放出口NO2濃度偏差大的問(wèn)題得到解決。調(diào)整噴氨量后SCR的各個(gè)測(cè)孔的折算測(cè)試濃度值。

結(jié)語(yǔ)

只有加強(qiáng)對(duì)SCR煙氣脫硝系統(tǒng)的負(fù)面影響研究，才能使SCR煙氣脫硝技術(shù)更加完善，這是非常有現(xiàn)實(shí)意義的。