火電廠煙氣脫硝工藝應(yīng)用與工藝特點解析

徐向東

摘 要：隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及城市化建設(shè)的加快，城市能源需求與日俱增，而新能源發(fā)展滯后，傳統(tǒng)能源依舊占據(jù)能源結(jié)構(gòu)的主導(dǎo)地位，現(xiàn)如今北方大部分地區(qū)以及華東各省飽受霧霾侵?jǐn)_，人們對環(huán)境污染日益重視，國家也逐漸對傳統(tǒng)能源結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步地優(yōu)化和調(diào)整，關(guān)閉及轉(zhuǎn)型了部分污染企業(yè)，大力推廣新能源的發(fā)展。文章首先對火電廠煙氣脫硝工藝的應(yīng)用原理及其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，然后詳細(xì)研究了火電廠煙氣脫硝（SCR）系統(tǒng)的工藝特點，望能夠?qū)μ岣邿煔饷撓跣?，確保SCR工藝的安全、可靠運行起到一定的幫助。

關(guān)鍵詞：火電廠 煙氣脫硝工藝 特點 應(yīng)用

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

隨著新環(huán)保法的實施，節(jié)能減排和環(huán)保要求日益嚴(yán)格，國家對于NO的排放也越來越嚴(yán)，依據(jù)《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223- 2011），自2014年7月1日起，所有現(xiàn)有的火力發(fā)電燃煤鍋爐氮氧化物的排放濃度應(yīng)低于200 mg/m3，在重點地區(qū)及2012年1月1日起新建火力發(fā)電燃煤鍋爐氮氧化物應(yīng)低于100 mg/m3。但是，在現(xiàn)代社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展不斷進(jìn)步與提升的背景之下，能源消費同時所出現(xiàn)的環(huán)境污染問題也越來越嚴(yán)重。二氧化硫、氮氧化物均為環(huán)境污染中最主要的破壞性物質(zhì)，多是在燃煤過程中所產(chǎn)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(zhì)的控制，已成為提高燃煤系統(tǒng)運行安全性，減輕能源污染問題的最重要手段之一。SCR技術(shù)具有良好的脫硝效率，而且經(jīng)過多年來的應(yīng)用與發(fā)展，技術(shù)基本成熟，運行也較為穩(wěn)定，適應(yīng)性強(qiáng)。該文詳細(xì)分析火電廠煙氣脫硝工藝的應(yīng)用要點，并就該工藝系統(tǒng)的主要特點展開分析與研究。

1 火電廠煙氣脫硝工藝應(yīng)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(yōu)勢，已成為目前火電廠燃煤排放控制行業(yè)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(tǒng)示范性工程，其后SCR煙氣脫硝技術(shù)開始在火電廠燃煤排放控制領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。發(fā)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(dá)到90%以上，應(yīng)用價值非常理想。

所謂的SCR煙氣脫硝工藝技術(shù)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(chǔ)之上流入帶有催化劑的反應(yīng)器中，通過一氧化二氮成分與氨氣成分的選擇性還原反應(yīng)，最終生成無毒無害的氨氣以及水分，以此種方式達(dá)到降低火電廠能源污染的目的。

目前根據(jù)火電廠所應(yīng)用的煙氣脫硝工藝系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可總結(jié)火電廠煙氣脫硝工藝的應(yīng)用原理為：液氨成分自液氨槽車經(jīng)過卸料壓縮機(jī)后進(jìn)入儲槽內(nèi)，然后經(jīng)過蒸發(fā)槽處理生成氨氣，通過緩沖槽以及輸送管道進(jìn)入鍋爐反應(yīng)區(qū)內(nèi)，在鍋爐反應(yīng)區(qū)內(nèi)與空氣充分混合，在此基礎(chǔ)之上由分布導(dǎo)閥進(jìn)入SCR煙氣脫硝反應(yīng)器內(nèi)部進(jìn)行反應(yīng)，在反應(yīng)器內(nèi)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(jìn)行還原反應(yīng)。煙氣經(jīng)過脫硝處理后用空氣預(yù)熱器進(jìn)行熱回收處理，最后進(jìn)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(tǒng)一般包括氨氣制備系統(tǒng)以及脫硝反應(yīng)系統(tǒng)兩個部分。其中，脫硝反應(yīng)系統(tǒng)的主要構(gòu)成包括煙氣線路、煙氣脫硝反應(yīng)器、煙氣脫硝觸媒、煙氣脫硝控制系統(tǒng)等多個部分，氨氣制備系統(tǒng)的主要構(gòu)成則包括液氨儲槽、液氨蒸發(fā)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(jié)并分析如下所述。

（1）煙氣線路：煙氣脫硝反應(yīng)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(dǎo)閥與煙氣共同進(jìn)入煙氣脫硝反應(yīng)器入口。煙氣經(jīng)過煙氣脫硝反應(yīng)處理后由空氣預(yù)熱器進(jìn)行熱回收處理，然后再進(jìn)入靜電除塵器反應(yīng)環(huán)節(jié)當(dāng)中。

（2）煙氣脫硝反應(yīng)器：煙氣脫硝反應(yīng)器采用固定床平行通道形式，系統(tǒng)正常運行狀態(tài)下使用單層通道，同時預(yù)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(nèi)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(yīng)器為自立鋼結(jié)構(gòu)型式，反應(yīng)器機(jī)殼外部用絕緣層包裹，負(fù)責(zé)支撐所有負(fù)荷重量，在此基礎(chǔ)之上提供風(fēng)管氣密。

（3）氨供應(yīng)：在火電廠煙氣脫硝系統(tǒng)中，氨氣需根據(jù)壓力修正系數(shù)以及溫度參數(shù)進(jìn)行調(diào)整修正。反應(yīng)系統(tǒng)中控制器可應(yīng)用氨氣流量對所需氨氣進(jìn)行嚴(yán)格控制，以將摩爾比維持在穩(wěn)定范圍內(nèi)。同時，氨氣供應(yīng)管線上設(shè)置有氨氣緊急關(guān)斷裝置，該裝置能夠在以下3種工況下關(guān)斷閥門，以確保煙氣脫硝系統(tǒng)操作的安全性，避免觸媒發(fā)生損害：其一是進(jìn)口煙氣溫度過低的工況，其二是進(jìn)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(yīng)的初始設(shè)定值如表1所示。

（4）氨氣儲槽：在火電廠煙氣脫硝系統(tǒng)中，共設(shè)置有3個液氨儲槽，其中1個液氨槽即能夠?qū)崿F(xiàn)對一套SCR煙氣脫硝機(jī)組脫硝反應(yīng)7 d內(nèi)所需氨氣的供應(yīng)。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(fā)生泄漏時得到及時地保護(hù)。同時，氨氣儲槽內(nèi)還安裝有溫度計、液位計等計量裝置，及時將相關(guān)檢測信號傳輸至DCS控制系統(tǒng)當(dāng)中，以便在氨氣儲槽溫度、壓力異常狀態(tài)下及時做出保護(hù)動作。

3 結(jié)語

在當(dāng)今社會經(jīng)濟(jì)水平快速發(fā)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(jīng)展開了對煙氣脫硫工藝的應(yīng)用，但有關(guān)煙氣脫硝系統(tǒng)的應(yīng)用還相對較少。該研究中重點分析火電廠煙氣脫硝系統(tǒng)中SCR的工藝應(yīng)用以及工藝特點，認(rèn)為SCR煙氣脫硝工藝的應(yīng)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。

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