SCR技術(shù)在600兆瓦火電機(jī)組中的應(yīng)用

田浩+++王越+++劉志良+++楊大春

摘 要：通過某600MW火電廠SCR煙氣脫硝技術(shù)的實際應(yīng)用，介紹火電廠NOx的形成機(jī)理，SCR法脫硝技術(shù)的工藝、系統(tǒng)構(gòu)成、催化劑、以及影響SCR法煙氣脫硝的因素及實際運行狀況和注意事項。

關(guān)鍵詞：脫硝；SCR；催化劑

引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和居民生活水平提高，化石燃料的合理利用及污染物的排放正受到越來越多的關(guān)注，新的火電廠大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)重點加大了對火電大氣主要污染物之一的氮氧化物（以下簡稱NOx）的控制力度，排放到大氣中過量的NOx是造成酸雨和光化學(xué)煙霧以及大氣臭氧層的破壞的直接原因，不僅導(dǎo)致環(huán)境破壞更造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，所以降低NOx的排放也是目前我國能源與環(huán)保領(lǐng)域急需解決的問題。

1 NOx的生成機(jī)理及脫硝原理

NOx主要來自礦物燃料的燃燒過程，其主要由NO和NO2組成， 其中NO可以占到90%以上，按燃燒過程中NOx的生成機(jī)理不同，NOx可分成：

A、熱力型NOx，指的是空氣中氮氣在高溫下氧化而生成NOx；B、燃料型NOx，指的是燃料中含氮化合物，燃燒過程中分解，繼而氧化而生成NOx；C、快速型NOx，指的是燃燒時空氣中的氮與燃料中碳?xì)潆x子團(tuán)等反應(yīng)從而生成NOx。

對于火電廠，NOx主要是通過燃料型的生成途徑產(chǎn)生。大部分火電廠采用控制燃燒溫度、控制燃料以及空氣的混合速度與時機(jī)，達(dá)到控制NOx的生成的目的，該技術(shù)主要包括低氮燃燒器、OFA分級送風(fēng)等。

2 某電廠SCR脫硝系統(tǒng)組成

某廠脫硝系統(tǒng)流程如圖1所示。

SCR法工藝系統(tǒng)流程主要由貯氨儲存、制備、供應(yīng)系統(tǒng)、催化劑、煙道系統(tǒng)及控制系統(tǒng)等組成.液氨被運送到污水液氨儲罐貯藏，然后通過蒸發(fā)器被減壓蒸發(fā)輸送到氨蒸發(fā)罐，通過鼓風(fēng)機(jī)向氨蒸發(fā)罐中鼓入與氨量成一定配比的稀釋空氣，稀釋的氨氣經(jīng)注射噴嘴被注入煙道隔柵中，與原煙氣混合。在催化劑的作用下，煙氣中的NOx與氨氣在SCR反應(yīng)器中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化，最后去除了氮氧化物的煙氣進(jìn)入空氣預(yù)熱器。

2.1 脫硝劑存儲、制備、供應(yīng)系統(tǒng)

脫硝劑儲存、制備和供應(yīng)系統(tǒng)主要包括液氨卸料壓縮機(jī)、儲氨罐、液氨蒸發(fā)罐、氨氣緩沖罐、稀釋風(fēng)機(jī)、混合器、氨氣吸收罐、廢水泵、廢水池等.其中液氨的供應(yīng)由液氨槽車運送，利用液氨卸料壓縮機(jī)將99.6%濃度的純液氨由槽車輸入到儲氨罐內(nèi)，再利用儲罐中的壓力使得液氨自行輸送到液氨蒸發(fā)罐內(nèi)從而蒸發(fā)為氨氣，再經(jīng)氨氣緩沖罐來控制一定的壓力及其流量，隨后與稀釋空氣在混合器中混合均勻，從而達(dá)到空氣、氨氣體積比大約19：1，接著送達(dá)脫硝系統(tǒng).而氨氣系統(tǒng)緊急排放的氨氣則是排入氨氣吸收罐中，經(jīng)水吸收排入廢水池，后經(jīng)由廢水泵送至全廠工業(yè)廢水處理站處理。

2.2 SCR催化劑

某廠SCR法脫硝采用日立板式催化劑，一種干式工藝，氨作為還原劑，煙氣中的NOx被分解成無害的N2和H2O，初始負(fù)荷時反應(yīng)器裝有2層催化劑，系統(tǒng)中催化劑是板式催化劑，其特點是高活性長壽命、低壓降、高抗賭塞性、緊湊，易于操作，催化劑單元含有催化劑部件，6mm間距，催化劑部件由支撐板組成，其內(nèi)部覆有以二氧化鈦為基的催化劑活性成分，煙氣平行流過催化劑部件，使得壓降最低.多個板式部件組裝在一個催化劑單元內(nèi)，模塊化的催化劑單元形成催化劑塊，以方便運輸及安裝，一個反應(yīng)器布置有156塊催化劑（13塊寬，6塊長）及2塊高，一個反應(yīng)器初始負(fù)荷時的催化劑體積是313m3反應(yīng)器。

2.3 煙氣系統(tǒng)

脫硝裝置的煙道以及反應(yīng)器一般位于鍋爐省煤器之后的空預(yù)器前面，氨噴射格柵放置于SCR反應(yīng)器的合適的上游位置.煙氣在鍋爐出口處則被平均分成兩路，每路煙氣并行進(jìn)入一個垂直布置的SCR反應(yīng)器里，即每臺鍋爐設(shè)2個獨立的反應(yīng)器，在反應(yīng)器里煙氣向下流過均流板、催化劑層，隨后進(jìn)入回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器、靜電除塵器、引風(fēng)機(jī)和FGD，最后通過煙塔排入大氣。

2.4 SCR控制系統(tǒng)

至氨/空氣混合器測量的氨流量由溫度和壓力修正因子校正.來自煙氣側(cè)的入口NOx，信號輸入控制器，控制器用功能發(fā)生程序來計算需要到的氨量.通過氨流量控制閥來控制氨流量，控制器得以維持出口NOx在氨供應(yīng)管線中，有氨流量緊急關(guān)斷閥，流入氨/空氣混合器的稀釋風(fēng)用手動擋板來設(shè)置.空氣一旦調(diào)整完后，不必按照負(fù)荷調(diào)整.風(fēng)量是基于在最大氨流量下，大約5%的設(shè)計氨稀釋比.在較低負(fù)荷和NOx時，氨濃度將低于5%，空氣流量信號與氨流量信號相比較，為可燃限制提供稀釋比例連鎖，在氨/空氣混合器下游的氨氣管線上有止回閥，以防倒流，氣體氨與空氣的混合經(jīng)流體動力在管內(nèi)混合器內(nèi)完成，氨/空氣混合物流入分布裝置，然后混合物經(jīng)供應(yīng)源被分布到每個噴淋管，每個供應(yīng)源含有一臺手動節(jié)流閥及就地流量指示器，確保至噴淋管內(nèi)的氨/空氣混合物均勻分布。

3 SCR脫硝系統(tǒng)運行時調(diào)整注意事項

（1）脫硝系統(tǒng)正常運行時，監(jiān)視SCR反應(yīng)器入口煙氣溫度在305℃～400℃范圍，保證催化劑活性最高。

（2）監(jiān)視SCR反應(yīng)器出入口分析儀的NH3/NOx摩爾比控制在0.9左右，如增加NH3流量而出口NOx含量未明顯降低時，解列自動或增加出口NOx設(shè)定值，不得繼續(xù)增加NH3流量。

（3）監(jiān)視氨氣流量控制閥動作正常，SCR反應(yīng)器出口NOx含量在設(shè)定范圍內(nèi)和出口NH3含量≤3ppm.

（4）監(jiān)視稀釋風(fēng)機(jī)入口調(diào)節(jié)擋板開度正常，氨流量最大時，氨/空氣混合器出口氨含量不超過5%，否則應(yīng)檢查風(fēng)機(jī)出力和入口調(diào)節(jié)擋板開度。

（5）監(jiān)視空預(yù)器煙氣出入口差壓及其出口煙氣溫度變化，特別是在燃用高硫煤時，還應(yīng)密切監(jiān)視SCR出口氨含量以及脫硫裝置入口SOx的變化情況，采用低氧燃燒方法（2～3%）、降低飛灰含碳量、控制氨逃逸率，避免硫酸氫氨鹽和硫酸堵塞腐蝕空預(yù)。

（6）監(jiān)視SCR出入口O2量變化情況，特別是煙溫在400℃以上時，必須通過控制氨氣流量來防止NH3氧化等副反應(yīng)的發(fā)生。

4 結(jié)束語

根據(jù)實際投運效果來看，盡管SCR脫硝裝置對鍋爐熱效率略有影響，且SCR脫硝裝置中催化劑內(nèi)會有積灰堵塞的可能，影響到鍋爐的安全運行，但加強(qiáng)對SCR脫硝裝置的運行檢測與維護(hù)，合理控制與調(diào)節(jié)系統(tǒng)運行參數(shù)，就能確保SCR脫硝裝置安全高效地去除煙氣中的氮氧化物，是目前比較理想的脫硝技術(shù)。

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