天津大唐國(guó)際盤山發(fā)電有限公司600MW鍋爐SCR（選擇性催化還原技術(shù)）煙氣脫硝工程設(shè)計(jì)

摘 要：文章通過(guò)對(duì)大唐盤山電廠機(jī)組煙氣脫硝總承包工程的總體設(shè)計(jì)的描述，介紹了浙江浙大網(wǎng)新機(jī)電工程有限公司設(shè)計(jì)制造的SCR技術(shù)特點(diǎn)，包括脫硝工藝特點(diǎn)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，以及各分系統(tǒng)的選擇和設(shè)計(jì)特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：SCR煙氣脫硝；工程設(shè)計(jì)；技術(shù)特點(diǎn)

1 SCR煙氣脫硝技術(shù)工作原理

天津大唐國(guó)際盤山發(fā)電有限責(zé)任公司脫硝系統(tǒng)是由浙大網(wǎng)新機(jī)電工程有限公司設(shè)計(jì)制造并調(diào)試應(yīng)用，采取SCR（選擇性催化還原技術(shù)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(yùn)送，并利用卸料壓縮機(jī)將液氨從槽車打入液氨儲(chǔ)罐內(nèi)。液氨儲(chǔ)罐中的液氨依靠自身重力和壓差的作用輸送到液氨蒸發(fā)槽內(nèi)，利用來(lái)自輔汽聯(lián)箱蒸汽提供的熱量蒸發(fā)為氨氣，接著與稀釋風(fēng)機(jī)鼓入的空氣在氨/空氣混合器中混合后，送達(dá)氨噴射系統(tǒng)。噴射出的氨氣與來(lái)自鍋爐省煤器出口的煙氣混合后在SCR入口煙道處進(jìn)入SCR反應(yīng)器，SCR反應(yīng)器采用高灰型工藝布置，在催化劑中進(jìn)行脫硝反應(yīng)，最終從煙道出口輸送至鍋爐空預(yù)器，達(dá)到除去氮氧化物的目的。

其基本反應(yīng)方程式為：

4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O

6NO2+8NH3→7N2+12H2O

6NO+4NH3→6H2O+5N2

SCR反應(yīng)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(guī)劃總裝機(jī)容量為2臺(tái)600MW國(guó)產(chǎn)超臨界凝汽式燃煤發(fā)電機(jī)組本期脫硝工程是對(duì)大唐盤山發(fā)電有限公司2×600MW超臨界機(jī)組。全煙氣進(jìn)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(shè)計(jì)煤種、鍋爐滿負(fù)荷出力、處理全部煙氣量的前提下，脫硝效率可以達(dá)到80%以上。

2.1 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)參教

脫硝裝置進(jìn)口煙氣參數(shù)（計(jì)算值，設(shè)計(jì)煤種）：

煙氣量：2335997Nm2/h（標(biāo)態(tài)、濕基、實(shí)際02）

煙氣O2含量：3.28vol%（標(biāo)態(tài)、干基、實(shí)際02）

煙氣NOx含量：400mg/Nm3（標(biāo)態(tài)、干基、實(shí)際02）

煙氣粉空含量；50g/Nm3（標(biāo)態(tài)、干基、6%02）

煙氣溫度：290-427℃

2.2 脫硝工藝流程

脫硝工藝系統(tǒng)主要包括：液氨接卸儲(chǔ)存系統(tǒng)、液氨蒸發(fā)供應(yīng)系統(tǒng)、氨氣稀釋噴射反應(yīng)系統(tǒng)、配電及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等部分；為了滿足脫硝工藝功能和安全環(huán)保要求，配置有儀用壓縮空氣系統(tǒng)、蒸汽加熱及伴熱系統(tǒng)、噴淋降溫及消防噴淋系統(tǒng)、氨氣稀釋系統(tǒng)、廢水收集排放系統(tǒng)、氮?dú)庵脫Q系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)、氨漏檢測(cè)報(bào)警儀器等輔助設(shè)備系統(tǒng)。

3 煙氣脫硝系統(tǒng)及其工藝特點(diǎn)

（1）液氨接卸儲(chǔ)存系統(tǒng)。液氨接卸儲(chǔ)存系統(tǒng)主要設(shè)備包括一套液氨槽罐車充裝臂、氣液相管路、兩臺(tái)卸氨壓縮機(jī)、兩個(gè)液氨儲(chǔ)罐。為防止儲(chǔ)罐超壓以及儲(chǔ)罐發(fā)生泄漏時(shí)對(duì)氨氣進(jìn)行稀釋，在儲(chǔ)罐上方安裝有降溫冷卻噴淋水和消防噴淋水，每個(gè)儲(chǔ)罐上裝有兩個(gè)安全閥、兩個(gè)氨泄漏檢測(cè)儀及液位、溫度、壓力監(jiān)視儀表；在儲(chǔ)罐區(qū)建有廢水收集池一個(gè)，用于回收儲(chǔ)罐區(qū)的廢水。本系統(tǒng)的主要工藝流程為：液氨槽車→槽車充裝臂→卸氨壓縮機(jī)→液氨儲(chǔ)罐。

（2）液氨蒸發(fā)供應(yīng)系統(tǒng)。液氨蒸發(fā)供應(yīng)系統(tǒng)主要工藝流程：液氨儲(chǔ)罐→液氨供應(yīng)泵→液氨蒸發(fā)器→氨氣緩沖罐→氨/空氣混合器。

氨氣稀釋系統(tǒng)工藝流程為：來(lái)自卸料儲(chǔ)存系統(tǒng)及蒸發(fā)供應(yīng)系統(tǒng)排放的氨氣→氨稀釋罐→稀氨水泵→工藝廢水處理系統(tǒng)。

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

（4）SCR反應(yīng)器。SCR反應(yīng)器本體內(nèi)裝有蜂窩狀催化劑，混合好的煙氣與氨進(jìn)入反應(yīng)器本體后，在催化劑的催化作用下煙氣中的NOx與氨進(jìn)行還原反應(yīng)，生成N2和水，達(dá)到脫硝的目的。兩臺(tái)SCR反應(yīng)器布置2臺(tái)稀釋風(fēng)機(jī)，稀釋風(fēng)機(jī)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(guò)5%，SCR反應(yīng)器出口煙氣中的剩余氨含量（即氨逃逸率）不能超過(guò)3ppm。

SCR煙氣脫硝控制系統(tǒng)利用NH3/NOx摩爾比提供所需要的氨氣流量，使用煙氣進(jìn)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(duì)NH3/NOx摩爾比加以修正（對(duì)氨氣需求量的修正）并參與控制，最終得到氨氣流量的目標(biāo)設(shè)定值。SCR控制系統(tǒng)根據(jù)計(jì)算得出的氨氣需求量信號(hào)通過(guò)控制氨氣閥開度，實(shí)現(xiàn)脫硝自動(dòng)控制。

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

聲波喇叭吹灰器共布置有兩層，單側(cè)SCR反應(yīng)器每層布置4臺(tái)聲波喇叭吹灰器，共16臺(tái)。使用介質(zhì)為鍋爐儀用壓縮空氣，其氣源來(lái)自鍋爐0米儀用壓縮空氣環(huán)行母管。蒸汽吹灰器共布置兩層，單側(cè)SCR反應(yīng)器每層布置3臺(tái)蒸汽吹灰器，共12臺(tái)。使用介質(zhì)為鍋爐后屏過(guò)熱器供空預(yù)器吹灰減壓站后的汽源。吹灰器前供汽母管上設(shè)有氣動(dòng)關(guān)斷門，疏水經(jīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)后與空預(yù)器吹灰疏水匯合。

（6）稀釋風(fēng)系統(tǒng)。每臺(tái)鍋爐配置有2臺(tái)離心式稀釋風(fēng)機(jī)，為和氨氣混合提供稀釋空氣，運(yùn)行采取一運(yùn)一備方式。兩臺(tái)風(fēng)機(jī)出口通過(guò)母管分別將稀釋空氣供至氨氣-空氣混合器，然后送至對(duì)應(yīng)側(cè)的氨噴射系統(tǒng)。每側(cè)的稀釋空氣管路上裝有空氣流量測(cè)量裝置。

（7）氨噴射系統(tǒng)。氨噴射系統(tǒng)主要指噴氨格柵（AIG），單側(cè)SCR反應(yīng)器布置27根噴氨管道，格柵上有噴嘴，氨/空氣混合氣體通過(guò)噴嘴噴入煙道內(nèi)，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(tài)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(yīng)區(qū)。每臺(tái)鍋爐布置兩臺(tái)SCR反應(yīng)器，煙氣從鍋爐省煤器后煙道引出通過(guò)SCR反應(yīng)器進(jìn)行脫硝反應(yīng)，再送回空氣預(yù)熱器前煙道，不設(shè)置省煤器和SCR旁路系統(tǒng)，不設(shè)置煙氣側(cè)脫硝入口擋板但設(shè)置有煙氣側(cè)脫硝出口擋板即煙氣側(cè)空預(yù)器入口擋板。SCR反應(yīng)區(qū)工藝系統(tǒng)主要由煙氣系統(tǒng)、SCR反應(yīng)器本體、催化劑系統(tǒng)、稀釋風(fēng)系統(tǒng)、氨噴射系統(tǒng)、蒸汽吹灰器、聲波喇叭吹灰系統(tǒng)組成。

（9）SCR反應(yīng)區(qū)系統(tǒng)的介質(zhì)流動(dòng)方向。原煙氣：來(lái)自鍋爐省煤器的原煙氣→SCR系統(tǒng)入口→噴氨格柵→煙氣/氨靜態(tài)混合器→導(dǎo)流板→整流裝置→催化劑層。凈煙氣：催化劑層→SCR反應(yīng)器出口→空氣預(yù)熱器入口。氨：氨緩沖罐→氨/空氣混合器→噴氨格柵→煙氣/氨靜態(tài)混合器→SCR反應(yīng)器。

4 結(jié)束語(yǔ)

本工程是由浙江浙大網(wǎng)新機(jī)電工程有限公司設(shè)計(jì)制造的一個(gè)大型電站：鍋爐煙氣脫硝SCR總承包工程項(xiàng)目，我公司采用了世界上最先進(jìn)的設(shè)計(jì)手段，實(shí)現(xiàn)了燃煤電站煙氣脫硝過(guò)程的工藝設(shè)計(jì)優(yōu)化、技術(shù)集成，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)公司獨(dú)立自主實(shí)施煙氣脫硝工程EPC項(xiàng)目的空白，對(duì)推動(dòng)我國(guó)電力環(huán)保技術(shù)的進(jìn)步具有重要的意義。

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