煙氣脫硝系統(tǒng)在寒冷地區(qū)建設(shè)及運(yùn)行總結(jié)

張?jiān)隼?斌，劉天福

（新疆天業(yè)自備電廠，新疆 石河子 832000）

脫硝系統(tǒng)作為燃煤電廠環(huán)保設(shè)施的一個(gè)組成部分，主要脫除煙氣中的氮氧化物，俗稱脫硝。脫硝的技術(shù)很多，本文以新疆天業(yè)自備電廠8臺(tái)機(jī)組脫硝系統(tǒng)的建設(shè)、調(diào)試、運(yùn)行方面出現(xiàn)的問題和注意事項(xiàng)進(jìn)行液氨-SCR法脫硝工藝介紹。

1 SCR系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

煙氣中90%～95%的NOx以NO形式存在，5%～10%的NOx以NO2形式存在，其余的以其他形式的氮氧化物存在。液氨-SCR法脫硝工藝是以液氨作為還原劑在催化劑作用下使氮氧化物還原成氮?dú)夂退?，主要方式程式?/p>

SCR區(qū)的工藝流程為：自液氨供應(yīng)站來的氨氣與稀釋風(fēng)機(jī)來的空氣通過氨/空氣混合器充分混合，稀釋成小于5%氨濃度混合氣體，進(jìn)入注氨格柵，進(jìn)入鍋爐的煙風(fēng)系統(tǒng)；通過氨噴射調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)氨流量的均勻性，在反應(yīng)器內(nèi)通過安裝在其中的催化劑的催化作用，使氨與氮氧化物在350℃左右發(fā)生還原反應(yīng)生成氮?dú)夂退?。SCR反應(yīng)器操作溫度為320～420℃，溫度測(cè)量點(diǎn)位于SCR反應(yīng)器進(jìn)口，出現(xiàn)在此溫度范圍以外的情況時(shí)，將自動(dòng)聯(lián)鎖關(guān)閉氨進(jìn)入氨/空氣混合器的快速切斷閥。工藝流程示意圖見圖1。

圖1 SCR區(qū)工藝流程簡圖

在SCR進(jìn)、出口都設(shè)置有NOX、O2監(jiān)視分析儀，在SCR出口設(shè)置NH3逃逸監(jiān)視分析儀。氨的注入量控制是由SCR進(jìn)出口NOX以及NH3逃逸監(jiān)視分析儀自動(dòng)控制的，稀釋風(fēng)機(jī)流量不作為調(diào)整參數(shù)，當(dāng)NH3流量與稀釋風(fēng)機(jī)流量比（摩爾比，分別通過流量孔板測(cè)量）大于10%時(shí)報(bào)警、大于12%自動(dòng)聯(lián)鎖關(guān)閉氨進(jìn)入氨/空氣混合器快速切斷閥。系統(tǒng)控制較為簡單，全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。但是在設(shè)計(jì)中要特別注意以下問題：催化劑及反應(yīng)器的選擇，經(jīng)過長期的探索和實(shí)踐，灰分大于50 g時(shí)宜采用板式催化劑，灰分小于50 g時(shí)，蜂窩式催化劑和板式催化劑都適宜。但是根據(jù)催化劑的結(jié)構(gòu)形式和組成，選用不同的催化劑時(shí)反應(yīng)器的設(shè)計(jì)大小是不一樣的，因?yàn)閷?duì)處理一樣的煙氣量時(shí)，蜂窩式催化劑是板式催化劑填充量的80%，所以板式在處理同樣煙氣量時(shí)，填充量較大，導(dǎo)致反應(yīng)器的設(shè)計(jì)、制造就會(huì)偏大，投資相應(yīng)的增加。但是第一次設(shè)計(jì)的反應(yīng)器適宜蜂窩式催化劑，當(dāng)煤質(zhì)灰分增加時(shí)，更換板式催化劑是相當(dāng)困難的，所以在建設(shè)時(shí)就考慮到這個(gè)問題，反應(yīng)器是按照高灰分的板式催化劑來設(shè)計(jì)建造的。

2 氨站系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

氨站的設(shè)計(jì)在南北方地區(qū)差異是比較大的，考慮到北方冬季溫度較低，許多區(qū)域需要設(shè)計(jì)在有暖氣的室內(nèi)，同時(shí)還要注意保溫。該公司共建設(shè)有6臺(tái)氨儲(chǔ)罐和6臺(tái)液氨汽化器，采用并、串互備的原則，進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工，采用蒸汽作為氣化熱源，同時(shí)建設(shè)了2套400 Nm3/h的氮?dú)庵苽湎到y(tǒng)，其他配置都是符合規(guī)范的常規(guī)配置。制氮系統(tǒng)在氨站的使用，都會(huì)以制氮系統(tǒng)作為安全氣源置換使用，這僅僅是一方面。由于液氨和氣氨在溫度和壓力變化時(shí)，氨氣的兩相會(huì)相互轉(zhuǎn)化，對(duì)安全穩(wěn)定運(yùn)行造成一定的影響，通過實(shí)踐證明，在冬季液氨儲(chǔ)罐的壓力降低到不能滿足SCR使用時(shí)，可以給液氨儲(chǔ)罐中沖入適當(dāng)壓力的氮?dú)猓ＷC液氨儲(chǔ)罐在一定的壓力下把氨氣按照脫硝使用的壓力送至SCR區(qū)。由于氮?dú)獾臍庖簝上嗟霓D(zhuǎn)換條件差異較大，兩相之間不容易相互轉(zhuǎn)化。在氨站內(nèi)部是配置有液氨增壓泵的，但是液氨增壓泵氣蝕比較嚴(yán)重，由于液氨的氣液兩相轉(zhuǎn)化條件極易實(shí)現(xiàn)，所以增壓泵的使用給環(huán)保裝置的穩(wěn)定運(yùn)行帶來很大的隱患。氨站工藝流程示意圖見圖2。

圖2 氨站工藝流程簡圖

3 優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行

裝置建設(shè)成功后，系統(tǒng)運(yùn)行一直非常穩(wěn)定，特別是各種運(yùn)行參數(shù)的相互驗(yàn)證下，裝置的設(shè)計(jì)和配置達(dá)到了很高的水平，經(jīng)過近3年的運(yùn)行，系統(tǒng)的維護(hù)量比較少，并且全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，設(shè)備投運(yùn)率和自動(dòng)化投運(yùn)率都達(dá)到了100%。由于機(jī)組較多，不同時(shí)期的機(jī)組配置差異化較大，各機(jī)組的氮氧化物的產(chǎn)生濃度差別很大，所以優(yōu)化調(diào)整和流場(chǎng)優(yōu)化布置顯得格外重要，對(duì)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著關(guān)鍵性的作用。經(jīng)過近半年的摸索和鍋爐的配合，各機(jī)組的氮氧化物濃度趨于穩(wěn)定，脫硝的調(diào)整更加容易。經(jīng)過調(diào)整，系統(tǒng)的運(yùn)行成本從原來的0.008元/（kW·h）降低到0.006元/（kW·h），同時(shí)脫硝出口的氮氧化物濃度和煙囪總排后的氮氧化物濃度相差在10 mg/m3以內(nèi)。

運(yùn)行時(shí)要特別注意系統(tǒng)的調(diào)整，煙氣流態(tài)和建設(shè)時(shí)候的煙道布置和反應(yīng)器的外型尺寸和內(nèi)部導(dǎo)流及整流格柵等關(guān)系非常密切，一旦建成之后，就決定了該機(jī)組的煙氣流場(chǎng)，再要改變就要通過技術(shù)改造，優(yōu)化還原劑氨和空氣混合氣體噴射位置和量與煙氣中的氮氧化物濃度及煙氣量相對(duì)應(yīng)，做到噴氨格柵在每個(gè)噴入點(diǎn)的噴入量與該部位的煙氣量和煙氣中氮氧化物成正比?？己诉@一系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整的指標(biāo)就是脫硝出口和煙囪總排口氮氧化物濃度的差值，差值越小，說明系統(tǒng)優(yōu)化的相對(duì)成功，差值越大，還需要進(jìn)一步優(yōu)化和調(diào)整。

4 總結(jié)

經(jīng)過該工程的實(shí)施，系統(tǒng)地了解和掌握了在北方地區(qū)液氨作為還原劑在脫硝系統(tǒng)上如何安全、可靠地應(yīng)用，同時(shí)在經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方面也總結(jié)了寶貴了經(jīng)驗(yàn)。