烏魯木齊市紅雁池電廠脫硝改造工程的分析

夏雪，王純利

（1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，新疆烏魯木齊830000；2.中鋼集團新疆有限公司，新疆烏魯木齊830011）

烏魯木齊市紅雁池電廠脫硝改造工程的分析

夏雪1，2，王純利1

（1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，新疆烏魯木齊830000；2.中鋼集團新疆有限公司，新疆烏魯木齊830011）

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，污染物排放量的增長與環(huán)境保護間的矛盾日益突出，為了實現(xiàn)國民經(jīng)濟與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，環(huán)保部對于燃煤電廠污染物排放量提出了更高的要求，為了適應(yīng)新的要求，烏魯木齊紅雁池電廠決定對其燃煤鍋爐進行煙氣脫硝技術(shù)改造。

紅雁池電廠；脫硝SCR；工藝設(shè)計；技術(shù)改造；效益分析

1 我國燃煤電廠NOx排放現(xiàn)狀據(jù)

我國一次能源結(jié)構(gòu)中約70%～80%由煤炭提供，2010年我國原煤消耗量為32.5億t，其中電煤消耗超過18億t。燃煤在發(fā)電過程中會排放大量的氮氧化物，每燃燒一噸煤炭會產(chǎn)生約5～30kg的氮氧化物。

為了貫徹《中華人民共和國大氣污染防治法》，改善大氣環(huán)境質(zhì)量，保護生態(tài)環(huán)境，建設(shè)可持續(xù)發(fā)展經(jīng)濟，對于氮氧化物排放巨大的火電行業(yè)，國家與地方政府出臺了一系列更加嚴(yán)格的火電行業(yè)氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)及控制措施。

1.1 氮氧化物控制技術(shù)概述

燃煤電廠鍋爐的NOx控制方法主要可以分為燃燒前、燃燒中以及燃燒后處理三種。目前我國對于脫氮工藝研究主要集中在燃燒中與燃燒后處理，主要采用改進設(shè)備工藝和抑制NOx生成這兩種方式。

（1）燃燒前控制技術(shù)。

（2）燃燒控制技術(shù)——低氮氧化物燃燒技術(shù)。

（3）燃燒后脫硝技術(shù)——煙氣脫硝技術(shù)。

干法脫硫是目前的主要脫硫方法，其主要包括選擇性催化還原法（SCR）、選擇性非催化還原（SNCR）、電子束照射法（EB）等。在煙氣脫硝技術(shù)方面，日本和歐洲基本采用選擇性催化還原系統(tǒng)（SCR），該方法的氮氧化物脫除率可以到達60～80%，效果明顯；美國采用的是選擇性非催化還原系統(tǒng)（SNCR）的改進系統(tǒng)，此系統(tǒng)通過改進后可以達到80%的氮氧化物去除率；而美國最新的CARBONOx示范工藝可以在480～560℃溫度下對實際煙氣中氮氧化物的去除率達到了98%以上。

2 紅雁池電廠地理位置

烏魯木齊市位于新疆中部，是新疆維吾爾自治區(qū)首府，全疆政治、經(jīng)濟、文化中心。地處天山中段北麓、準(zhǔn)噶爾盆地南緣，是世界上距海洋最遠的城市，著名的亞洲地理中心就位于烏魯木齊市南郊30km處。紅雁池電廠地處烏魯木齊市天山區(qū)，鐵路運輸和公路運輸都很便捷。烏魯木齊作為歐亞大陸橋在新疆境內(nèi)最大交通樞紐，為一級鐵路蘭新線終點，同時又是北疆鐵路的起點。

1、2號機組鍋爐系武漢鍋爐廠制造的WGZ670/13.7-10型超高壓鍋爐。其基本型式為：自然循環(huán)、一次中間再熱、倒U型布置、直流燃燒器四角切圓燃燒、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、緊身封閉。制粉系統(tǒng)為正壓直吹式，配4臺中速磨煤機，直流燃燒器四角布置，假想切圓直徑為828mm。每角燃燒器由6只一次風(fēng)噴口和9只二次風(fēng)噴口相間布置組成，沿高度分為上下兩組，一次風(fēng)噴口周圍設(shè)有周界風(fēng)。電除塵采用浙江菲達科技環(huán)保有限公司兩臺雙室三電場靜電除塵器，輸灰系統(tǒng)采用德國穆勒公司的正壓氣力輸灰系統(tǒng)；除渣系統(tǒng)采用刮板撈渣機、碎渣機、脫水倉的連續(xù)出渣汽車?yán)\的方式。3、4號機組系東方鍋爐廠制造的DG670/13.7-21型超高壓鍋爐。其基本型式為：一次中間再熱超高壓自然循環(huán)汽包爐、型布置、單爐膛、燃燒器四角布置，切圓燃燒、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、采用管式空氣預(yù)熱器、鋼構(gòu)架（雙排柱）。制粉系統(tǒng)為中速磨冷一次風(fēng)機正壓直吹式，每臺鍋爐配用4臺磨煤機（其中一臺備用），磨煤機型號為ZGM-95N。煤粉燃燒器采用四角布置切向燃燒、噴嘴固定式直流燃燒器，假想切圓的直徑為Φ529mm和Φ830mm。每角燃燒器噴口共布置有14層噴口，其中一次風(fēng)噴口6層，頂二次風(fēng)噴口1層，其余7層為二次風(fēng)噴口，所有一次風(fēng)噴口均采用百葉窗式水平濃淡燃燒器。在燃燒器頂部設(shè)置頂二次風(fēng)噴口（即OFA噴口），OFA噴口反切15°，形成逆向旋轉(zhuǎn)氣流，以降低爐內(nèi)氣流的殘余旋轉(zhuǎn)，減少爐膛出口處兩側(cè)煙溫的偏差。周界風(fēng)可以實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)。燃燒器噴口為固定式。電除塵采用浙江菲達科技環(huán)保有限公司兩臺雙室三電場靜電除塵器，輸灰系統(tǒng)采用德國穆勒公司的正壓氣力輸灰系統(tǒng)；除渣系統(tǒng)采用刮板撈渣機、碎渣機、脫水倉的連續(xù)出渣汽車?yán)\的方式。

（1）1和2號鍋爐概況。1、2號鍋爐按帶基本負荷定壓運行方式進行設(shè)計，具有一定的調(diào)峰能力。每臺鍋爐配四臺ZGM-95型中速正壓直吹式磨煤機，每臺磨煤機帶6只噴燃器采用一層半布置。制粉系統(tǒng)正常運行時三臺磨煤機運行，一臺磨煤機備用。鍋爐過熱器采用兩級噴水減溫，一級減溫器主要用于粗調(diào)，改變汽溫較大的波動和保護屏式過熱器不超溫；二級減溫器主要用于細調(diào)，改變汽溫較小的波動和保護高溫過熱器不超溫。另外，還在前屏過熱器前布置備用減溫器，在因意外因素造成前屏超溫時使用。

（2）2、3、4號鍋爐概況。3、4號鍋爐為超高壓鍋爐，在爐膛上部垂直分布輻射式全大屏過熱器和輻射——對流式后屏過熱器，水平煙道布置高溫過熱器和高溫再熱器；尾部豎井煙道由中隔墻分隔成前后兩部分，前豎井中布置低溫再熱器，后豎井中布置低溫過熱器；在低溫再熱器及低溫過熱器下方均布置有省煤器管組，由省煤器垂直懸吊管懸吊低溫再熱器和低溫過熱器。

3 煙氣脫硝技術(shù)

目前進入工業(yè)應(yīng)用的成熟的燃煤電廠煙氣脫硝技術(shù)主要包括SCR、SNCR和SNCR/SCR聯(lián)用技術(shù)。

（1）SNCR脫硝技術(shù)。指在鍋爐爐膛出口900～1100℃的溫度范圍內(nèi)噴入還原劑（如氨氣）將其中的NOx選擇性還原成N2和H2O。SNCR工藝對溫度要求十分嚴(yán)格，對機組負荷變化適應(yīng)性差，對煤質(zhì)多變、機組負荷變動頻繁的電廠，其應(yīng)用受到限制。大型機組脫硝效率一般只有25%～45%，SNCR脫硝技術(shù)一般只適用于老機組改造且對NOx排放要求不高的區(qū)域。

（2）SCR煙氣脫硝技術(shù)。指在300℃～420℃的煙氣溫度范圍內(nèi)噴入氨氣作為還原劑，在催化劑的作用下與煙氣中的NOx發(fā)生選擇性催化反應(yīng)生成N2和H2O。SCR煙氣脫硝技術(shù)具有脫硝效率高，成熟可靠，應(yīng)用廣泛，經(jīng)濟合理，適應(yīng)性強，特別適合于煤質(zhì)多變、機組負荷變動頻繁以及對空氣質(zhì)量要求較敏感區(qū)域的燃煤機組上使用。SCR脫硝效率一般可達80%～90%，可將NOx排放濃度降至100mg/m3（標(biāo)態(tài)，干基，6%O2）以下。

（3）SNCR/SCR聯(lián)用技術(shù)。指在煙氣流程中分別安裝SNCR和SCR裝置。在SNCR區(qū)段噴入液氨等作為還原劑，在SNCR裝置中將NOx部分脫除；在SCR區(qū)段利用SNCR工藝逃逸的氨氣在SCR催化劑的作用下將煙氣中的NOx還原成N2和H2O。SNCR/SCR聯(lián)用工藝系統(tǒng)復(fù)雜，而且脫硝效率一般只有50%～70%。

文章介紹了氮氧化物對人類、社會、環(huán)境造成的危害以及世界各國對氮氧化物的治理，闡述了電廠必須實行煙氣脫硝的必要性。介紹了常用的氮氧化物控制技術(shù)。

［1］王斌，唐茂平，馬愛萍.后百電廠超臨界壓力機組脫NOx工藝特點［J］.中國電力，2004，37（3）：88-90.

［2］葉代啟.煙氣中氮氧化物污染的治理［J］.環(huán)境保護科學(xué)，1999，26（4）：1-4.

［3］任俊清.工業(yè)鍋爐氮氧化物的形成及降低措施［J］.山西建筑，2004，30（7）：125-126.

［4］鐘秦.燃煤煙氣脫硫脫硝技術(shù)及工程實例［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

夏雪（1986-1），女，江蘇晉江人，大學(xué)本科，主要研究方向：環(huán)境工程。