電廠SNCR脫硝系統(tǒng)的應(yīng)用

楊固彬

摘 ?要：當(dāng)前國(guó)家對(duì)于電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越高，對(duì)鍋爐中NOx原的生成和排放也提高了更高的標(biāo)準(zhǔn)。該文是以福溪發(fā)電（2×600MW超臨界）減排升級(jí)與改造項(xiàng)目為對(duì)象，對(duì)選擇性非催化還原法（SNCR）脫硝裝置及系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行研究。實(shí)踐應(yīng)用效果良好，并產(chǎn)生了較好的環(huán)境、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：電廠;SNCR;脫硝系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：X773 ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 項(xiàng)目背景

福溪發(fā)電（2×600MW超臨界）減排升級(jí)與改造項(xiàng)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(jì)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(fù)荷時(shí)，系統(tǒng)尿素耗量不大于3.229 t/h（2臺(tái)爐）;福溪發(fā)電2臺(tái)W火焰鍋爐原設(shè)計(jì)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(jì)效率85%，鍋爐出口NOx排放濃度為165 mg/Nm3，滿足排放要求。通過(guò)升級(jí)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(jì)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(jìn)行選擇性反應(yīng)生成N2，實(shí)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(chǔ)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(jì)量模塊計(jì)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(jìn)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(fēng)。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(jìn)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(chǔ)、供應(yīng)系統(tǒng);稀釋水供應(yīng)系統(tǒng);計(jì)量模塊;分配模塊;噴射組件。2）電氣、控制系統(tǒng)：計(jì)量模塊（IZM）電控柜（安裝在IZM模塊上，布置在鍋爐平臺(tái)）;伸縮機(jī)構(gòu)控制箱（布置在鍋爐平臺(tái)）;PLC控制柜（布置在尿素制備區(qū)電子間）;DCS控制系統(tǒng)（原機(jī)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(fēng)機(jī)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(jī)（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(chǔ)、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(chǔ)罐：設(shè)置2臺(tái)，單臺(tái)容積400 m3，規(guī)格：DN7600×8850 mm，滿足2臺(tái)機(jī)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(tái)尿素溶液給料泵，泵型號(hào)：XCB80-50-160-L，泵參數(shù)：額定流量50 m3/h，額定揚(yáng)程30 m。尿素溶液循環(huán)泵：2臺(tái)爐共設(shè)置4臺(tái)多級(jí)離心泵，容量按照鍋爐滿負(fù)荷運(yùn)行需要的尿素溶液量設(shè)計(jì)。泵型號(hào)XCB50-32-315-L，泵參數(shù)：額定流量為16 m3/h，揚(yáng)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(tái)（一運(yùn)一備，變頻控制）稀釋水泵，用于5%尿素溶解的稀釋;型號(hào)CZx40-315T，額定流量：32 m3/h，揚(yáng)程160 m。

2.1.4.3 計(jì)量模塊（IZM模塊）

計(jì)量模塊（以下可簡(jiǎn)稱IZM）。每臺(tái)爐設(shè)置1臺(tái)IZM模塊，布置在鍋爐36.8 m層平臺(tái)上。

模塊尺寸：L4877mm×W1379mm×H2000mm。

尿素溶液管路共分6路，對(duì)應(yīng)8個(gè)噴射區(qū)域的分配模塊，其中2路各對(duì)應(yīng)2個(gè)模塊。該模塊現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)采用硬接線方式接入機(jī)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(jì)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(fēng)，保證每支噴槍的良好運(yùn)行狀況。對(duì)應(yīng)每支噴槍，尿素溶液管路包括手動(dòng)閥及浮子流量計(jì)及壓力表等;霧化壓縮空氣管路包括手動(dòng)閥及手動(dòng)壓力調(diào)節(jié)閥及壓力表等。 該項(xiàng)目每臺(tái)爐設(shè)置8臺(tái)DM模塊，對(duì)應(yīng)的噴槍數(shù)量也各有不同，分別有控制帶伸縮機(jī)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(xiàng)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(fēng)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(xiàng)目每臺(tái)鍋爐安裝56支噴槍，分為一區(qū)和二區(qū)。一區(qū)，布置在標(biāo)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(biāo)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(fù)荷范圍內(nèi)變化都能夠達(dá)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(yùn)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(yuǎn)小于1.615 t/h的要求。

3.2 效益分析

3.2.1 經(jīng)濟(jì)效益分析

該工程2臺(tái)機(jī)組超低排放改造通過(guò)相關(guān)部門驗(yàn)收后可享受以下待遇。1）享受排污稅半價(jià)優(yōu)惠政策，以2018年為例，為公司節(jié)省160萬(wàn)元。2）環(huán)保電價(jià)每度電補(bǔ)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(wàn)元。3）每年獎(jiǎng)勵(lì)公司機(jī)組利用率100 h。

該工程改造后主要在3個(gè)方面增加了生產(chǎn)成本。1）改造投入費(fèi)用、生產(chǎn)折舊費(fèi)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(wàn)。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(wàn)。從經(jīng)濟(jì)效益上看不產(chǎn)生直接的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，但是排放符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，保證了電廠的正常運(yùn)行。

3.2.2 環(huán)境效益和社會(huì)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(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

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