尿素直噴法SCR脫硝系統(tǒng)在火電機(jī)組的應(yīng)用

邵媛

摘 要：介紹了火電機(jī)組脫硝尿素?zé)峤鈬姲备哪蛩刂眹娂夹g(shù)，從工藝原理、具體改造方案、改造經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了分析，可作為其他電廠脫硝改造的參考。

關(guān)鍵詞：尿素直噴；尿素?zé)峤?；脫硝改造；SCR

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.21.173

0 引言

SCR煙氣脫硝工藝使用氨氣作為脫硝還原劑，氨氣主要由液氨或尿素制備，考慮到液氨的安全性，越來(lái)越多的脫硝項(xiàng)目采用尿素?zé)峤馓娲喊闭舭l(fā)工藝，但尿素?zé)峤庀到y(tǒng)由于采用電加熱加熱一次風(fēng)，提供給熱解室作為尿素溶液分解的熱源，運(yùn)行費(fèi)用較高。針對(duì)當(dāng)前尿素?zé)峤庵瓢奔夹g(shù)電耗消耗過(guò)大的弊端，某電廠將尿素?zé)峤夤に嚫脑鞛槟蛩刂眹姽に嚕勺鳛槠渌姀S液氨蒸發(fā)工藝或尿素?zé)峤夤に嚫脑斓膮⒖肌?/p>

1 原脫硝系統(tǒng)介紹

原脫硝系統(tǒng)采用“低氮燃燒器+SCR”技術(shù)，每臺(tái)機(jī)組設(shè)置1臺(tái)絕熱熱解爐、2臺(tái)電加熱器和6只噴槍；原尿素?zé)峤庵瓢毕到y(tǒng)采用一次風(fēng)（260-290℃，11.7KPa，6940 Nm3/h），用電加熱器將一次風(fēng)加 熱到約600℃，提供給熱解室作為尿素溶液分解的熱源。

自脫硝系統(tǒng)投運(yùn)后，尿素?zé)峤庀到y(tǒng)主要存在以下幾個(gè)問(wèn)題：（1）尿素?zé)峤庀到y(tǒng)由于采用電加熱加熱一次風(fēng)，提供給熱解室作為尿素溶液分解的熱源，電加熱器功率840kw，電耗費(fèi)用較高；（2）熱解爐內(nèi)噴槍容易堵塞，經(jīng)常發(fā)生由于噴槍堵塞造成脫硝退出的情況，對(duì)機(jī)組安全運(yùn)行影響較大，為消除此類隱患，對(duì)噴槍定期維護(hù)工作量較大。

2 尿素直噴制氨工藝原理

尿素溶液通過(guò)安裝在鍋爐轉(zhuǎn)向室內(nèi)的特殊的噴射器，直接在鍋爐高溫?zé)煔庵羞M(jìn)行加熱分解制氨。工藝流程圖如下：

尿素直噴法根本上還是在爐膛內(nèi)對(duì)尿素進(jìn)行熱解，通過(guò)在爐膛內(nèi)尋找到合適的溫度點(diǎn)位進(jìn)行噴射。

尿素在高溫（350～650℃）下，C-N鍵斷裂，分解為NH3和CO2，反應(yīng)方程式為：

3 系統(tǒng)改造

原尿素?zé)峤庵瓢毕到y(tǒng)包括：尿素溶液計(jì)量分配裝置、尿素?zé)峤鉅t、電加熱器等，每臺(tái)機(jī)組對(duì)應(yīng)設(shè)置一套尿素?zé)峤庵瓢毕到y(tǒng)。尿素溶液經(jīng)由供液泵、計(jì)量與分配裝置、霧化噴嘴等進(jìn)入絕熱分解室內(nèi)分解，生成NH3、H2O和CO2，分解產(chǎn)物與稀釋空氣混合均勻并通過(guò)AIG噴入脫硝系統(tǒng)。

本次改造取消電加熱器，減少尿素?zé)峤庵瓢毕到y(tǒng)的電耗；取消用于尿素?zé)峤獾腻仩t一次熱風(fēng)的消耗；簡(jiǎn)化熱解系統(tǒng)，取消原有熱解制氨系統(tǒng)的爐區(qū)設(shè)備（電加熱器、熱解爐、熱風(fēng)管道系統(tǒng)、AIG設(shè)備）；具體改造方案如下：（1）保留原尿素?zé)峤庀到y(tǒng)不變作為過(guò)渡方案，待新系統(tǒng)運(yùn)行可靠以后，再擇機(jī)拆除；（2）增設(shè)計(jì)量分配控制裝置2套，分別布置在鍋爐轉(zhuǎn)向室兩側(cè)附近的平臺(tái)上；（3）在鍋爐轉(zhuǎn)向室兩側(cè)適當(dāng)?shù)奈恢眠M(jìn)行開(kāi)孔，各增設(shè)3套組合式多噴嘴噴射器，共計(jì)6套，2套作為備用，4套運(yùn)行；（4）在省煤器出口至SCR反應(yīng)器入口，根據(jù)流場(chǎng)模擬的結(jié)果，增設(shè)若干煙氣導(dǎo)流、混合裝置；（5）配套尿素溶液、壓縮空氣管道系統(tǒng)，配套相應(yīng)的電氣控制系統(tǒng)。

改造后的尿素直噴系統(tǒng)包括組合式噴射器、計(jì)量分配控制裝置、氨氣/煙氣混合裝置、管道系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)。

改造后預(yù)期達(dá)到的效果：

（1）單臺(tái)鍋爐減少尿素?zé)峤庀到y(tǒng)電耗840kwh/h；

（2）單臺(tái)鍋爐減少尿素?zé)峤庀到y(tǒng)熱風(fēng)耗量6940 Nm3/h；

（3）尿素消耗量基本保持不變；

4 改造經(jīng)濟(jì)性

單臺(tái)鍋爐改造的費(fèi)用約為295萬(wàn)元，從經(jīng)濟(jì)性考慮，單臺(tái)機(jī)組每小時(shí)可降低電耗840kwh，按照年運(yùn)行5000小時(shí)計(jì)，累計(jì)年節(jié)省420萬(wàn)kwh，按照0.35元/KWH計(jì)算，年節(jié)省費(fèi)用147萬(wàn)元，2.1年即可回收成本。

5 結(jié)論

尿素直噴法SCR脫硝工藝是一種較新的尿素脫硝工藝，投資及運(yùn)行費(fèi)用較低，脫硝各項(xiàng)指標(biāo)運(yùn)行均滿足要求，可作為液氨蒸發(fā)工藝或尿素?zé)峤夤に嚨纳?jí)改造方案。

參考文獻(xiàn)：

[1]Q/DG 1-J004-2010，火力發(fā)電廠脫硝系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)導(dǎo)則[S].北京：中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)公司，2010.

[2]喻小偉，李宇春，蔣婭等.尿素?zé)峤庋芯考捌湓诿撓踔械膽?yīng)用[J]. 熱力發(fā)電，2012，41（01）：1-5.

[3]畢浩生，叢日強(qiáng)， 潘洋.火電廠煙氣脫硝高溫?zé)煔馀月分眹娔蛩責(zé)峤庵瓢惫に嚨膽?yīng)用[J].山東工業(yè)技術(shù)，2017（05）：27.endprint