電廠SNCR脫硝系統(tǒng)的應(yīng)用

楊固彬

摘 ?要：當前國家對于電廠大氣污染物排放標準越來越高，對鍋爐中NOx原的生成和排放也提高了更高的標準。該文是以福溪發(fā)電（2×600MW超臨界）減排升級與改造項目為對象，對選擇性非催化還原法（SNCR）脫硝裝置及系統(tǒng)的應(yīng)用進行研究。實踐應(yīng)用效果良好，并產(chǎn)生了較好的環(huán)境、社會和經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞：電廠;SNCR;脫硝系統(tǒng)

中圖分類號：X773 ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

1 項目背景

福溪發(fā)電（2×600MW超臨界）減排升級與改造項目選擇性非催化還原法（SNCR）脫硝裝置及系統(tǒng)。在鍋爐爐膛出口設(shè)置SNCR脫硝裝置，還原劑采用尿素溶液，在設(shè)計煤種、鍋爐最大工況（B-MCR）、處理100%煙氣量、爐膛出口煙氣中NOx含量800 mg/Nm3條件下脫硝效率不低于30%，氨的逃逸率不大于5 ppm，在B-MCR至40%BMCR負荷時，系統(tǒng)尿素耗量不大于3.229 t/h（2臺爐）;福溪發(fā)電2臺W火焰鍋爐原設(shè)計NOx初始排放濃度為1 100 mg/Nm3，電廠在空氣預(yù)熱器與省煤器之間已經(jīng)建設(shè)有SCR脫硝設(shè)施，SCR脫硝催化劑采用“2+1”模式，原設(shè)計效率85%，鍋爐出口NOx排放濃度為165 mg/Nm3，滿足排放要求。通過升級改造聯(lián)合脫硝最終使煙囪出口折算后NOx排放濃度不高于50 mg/Nm3。

2 SNCR脫硝系統(tǒng)的設(shè)計方案

2.1 脫硝SNCR系統(tǒng)

2.1.1 SNCR脫硝工藝介紹

SNCR脫硝技術(shù)是是以爐膛為反應(yīng)器，將尿素還原劑噴入爐膛溫度為850℃～1200℃的區(qū)域，尿素迅速熱分解成NH3并與NOx進行選擇性反應(yīng)生成N2，實現(xiàn)脫除NOx的目的。主要反應(yīng)為。

NH3為還原劑：4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O

尿素為還原劑。

2NO+CO（NH2）2+O2→2N2+CO2+2H2O

2.1.2 工藝流程

工藝流程分為4步。1）尿素接收、溶解、儲存和循環(huán)供給，提供50%的尿素溶液（不在本SNCR系統(tǒng)范圍內(nèi)）。2）50%的尿素溶液在稀釋計量模塊計量輸出、與水混合稀釋至5%～10%。3）稀釋后的尿素溶液和壓縮空氣進入分配模塊，為每支噴槍提供一定流量和壓力的尿素溶液及霧化風。4）噴射組件（噴槍）將稀釋尿素溶液霧化，噴射注入鍋爐的合適位置，在爐膛進行脫硝反應(yīng)。

2.1.3 SNCR系統(tǒng)組成

該工程的SNCR工藝主要由以下系統(tǒng)組成。1）工藝系統(tǒng)：尿素溶液制備、存儲、供應(yīng)系統(tǒng);稀釋水供應(yīng)系統(tǒng);計量模塊;分配模塊;噴射組件。2）電氣、控制系統(tǒng)：計量模塊（IZM）電控柜（安裝在IZM模塊上，布置在鍋爐平臺）;伸縮機構(gòu)控制箱（布置在鍋爐平臺）;PLC控制柜（布置在尿素制備區(qū)電子間）;DCS控制系統(tǒng)（原機組DCS系統(tǒng)上增容）;PC段低壓開關(guān)柜（布置在6.9 m公用段電子間）;MCC開關(guān)柜（布置在尿素制備區(qū)電子間）;變頻控制柜（布置在尿素制備區(qū)泵房）;就地控制柜（布置在尿素制備區(qū)泵房）;電加熱器控制箱（布置在尿素制備區(qū)）;暖通配電箱（布置在尿素制備區(qū)）;尿素溶解罐排風機控制箱（布置在尿素制備區(qū)）;尿素溶液攪拌器控制箱（布置在尿素制備區(qū)）;起重機（行車）控制箱（布置在尿素制備區(qū)）;熱控配電柜（布置在尿素制備區(qū)）。

2.1.4 設(shè)備描述

2.1.4.1 尿素溶液制備、存儲、供應(yīng)系統(tǒng)

尿素溶解罐：設(shè)置1只尿素溶解罐，容積100 m3，規(guī)格：DN5000×4250 mm。尿素溶液儲罐：設(shè)置2臺，單臺容積400 m3，規(guī)格：DN7600×8850 mm，滿足2臺機組至少5天的系統(tǒng)用量（50%尿素溶液）要求。尿素溶液給料泵：設(shè)置2臺尿素溶液給料泵，泵型號：XCB80-50-160-L，泵參數(shù)：額定流量50 m3/h，額定揚程30 m。尿素溶液循環(huán)泵：2臺爐共設(shè)置4臺多級離心泵，容量按照鍋爐滿負荷運行需要的尿素溶液量設(shè)計。泵型號XCB50-32-315-L，泵參數(shù)：額定流量為16 m3/h，揚程160 m。

2.1.4.2 稀釋水供應(yīng)系統(tǒng)

稀釋水泵：設(shè)置2臺（一運一備，變頻控制）稀釋水泵，用于5%尿素溶解的稀釋;型號CZx40-315T，額定流量：32 m3/h，揚程160 m。

2.1.4.3 計量模塊（IZM模塊）

計量模塊（以下可簡稱IZM）。每臺爐設(shè)置1臺IZM模塊，布置在鍋爐36.8 m層平臺上。

模塊尺寸：L4877mm×W1379mm×H2000mm。

尿素溶液管路共分6路，對應(yīng)8個噴射區(qū)域的分配模塊，其中2路各對應(yīng)2個模塊。該模塊現(xiàn)場信號采用硬接線方式接入機組DCS控制系統(tǒng)。該模塊為分配模塊及噴射組件提供滿足流量和壓力要求的尿素溶液。

2.1.4.4 分配模塊（DM模塊）

IZM計量模塊為分配模塊提供稀釋后的尿素溶液，分配模塊DM為每支噴槍提供一定流量和壓力的尿素溶液及霧化風，保證每支噴槍的良好運行狀況。對應(yīng)每支噴槍，尿素溶液管路包括手動閥及浮子流量計及壓力表等;霧化壓縮空氣管路包括手動閥及手動壓力調(diào)節(jié)閥及壓力表等。 該項目每臺爐設(shè)置8臺DM模塊，對應(yīng)的噴槍數(shù)量也各有不同，分別有控制帶伸縮機構(gòu)噴槍的分配模塊1-1（DM7）、分配模塊1-2（DM6）、分配模塊1-3（DM7）、分配模塊1-4（DM6）及控制固定式噴槍的分配模塊2-1（DM9）、分配模塊2-2（DM6）、分配模塊2-3（DM8）、分配模塊2-4（DM7）。

2.1.4.5 噴射組件

SNCR噴槍用于霧化尿素溶液并將其噴入爐膛。該項目采用固定墻式噴槍與伸縮式噴槍結(jié)合的方式，采用一定壓力和流量的壓縮空氣作為包裹攜帶風將霧化后的尿素溶液液滴噴入爐膛。尿素溶液利用壓縮空氣霧化，保證良好的霧化效果及脫硝效果。噴槍霧化壓縮空氣管道和尿素溶液管道由軟管連接。噴槍跟套管之間為快裝接頭連接。

該項目每臺鍋爐安裝56支噴槍，分為一區(qū)和二區(qū)。一區(qū)，布置在標高43.5 m層的爐膛前后墻，安裝26支噴槍：前墻13支，后墻13支;二區(qū)，布置在標高48.0 m層的爐膛前后墻及側(cè)墻，共安裝30支噴槍：左、右兩側(cè)各2支，前后墻各13支。噴槍的布置保證鍋爐在負荷范圍內(nèi)變化都能夠達到很好的NOx減排效果。

3 應(yīng)用后效果及效益分析

3.1 應(yīng)用后效果

SNCR與SCR脫硝裝置共同投運后，脫硝效率提升至90%以上（聯(lián)合效率），最終NOx含量低于50 mg/m3，氨逃逸濃度在允許范圍之內(nèi)（≤3 ?L/L）。

在保證脫硝出口NOx含量（6%O2）低于50 mg/m3的前提下，尿素消耗量遠小于1.615 t/h的要求。

3.2 效益分析

3.2.1 經(jīng)濟效益分析

該工程2臺機組超低排放改造通過相關(guān)部門驗收后可享受以下待遇。1）享受排污稅半價優(yōu)惠政策，以2018年為例，為公司節(jié)省160萬元。2）環(huán)保電價每度電補貼0.01元，以2018年34億度發(fā)電量為例：34億度×0.01元/度=3 400萬元。3）每年獎勵公司機組利用率100 h。

該工程改造后主要在3個方面增加了生產(chǎn)成本。1）改造投入費用、生產(chǎn)折舊費用較大。2）尿素與液氨成本增加，以2018年34億度發(fā)電量同比改造前，增加生產(chǎn)成本450萬。3）石灰石粉用量增加;以2018年34億度發(fā)電量同比改造前，增加生產(chǎn)成本100萬。從經(jīng)濟效益上看不產(chǎn)生直接的經(jīng)濟價值，但是排放符合國家標準，保證了電廠的正常運行。

3.2.2 環(huán)境效益和社會效益分析

福溪發(fā)電是川南地區(qū)第一家完成超低排放改造的火電企業(yè)，有效地降低了大氣污染物的排放量，改善了電廠周圍的空氣質(zhì)量，有著很好的環(huán)境效益和社會效益。

參考文獻

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