為進一步降低NOX排放量，全面提升燃煤火電機組環(huán)保效益，針對300MW“W”型電廠鍋爐的特性及NOX形成機理，本文提出了合理的脫硝改造工程方案以及改造后的影響，并闡述了SCR煙氣脫硝技術(shù)影響因素及實際運行調(diào)節(jié)工況中易出現(xiàn)的問題和注意事項。

引言

現(xiàn)今我國大氣污染日益嚴重，尤其是處于燃用化石燃料較多的華北華東區(qū)域霧霾天氣頻發(fā)，環(huán)保要求呼聲愈來愈高，而作為大氣污染重最主要的成分就是NOX,采用煙氣脫硝技術(shù)控制NOX排放已成為我國發(fā)電廠的必然趨勢。2011年國家環(huán)保部頒布了新一期的《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223-2011)，特別規(guī)定：現(xiàn)有W型火焰鍋爐機組自2014年7月1日起氮氧化物排放必須在200mg/Nm3以內(nèi)。SCR法煙氣脫硝裝置主要由脫硝反應劑制備系統(tǒng)和反應器本體組成。通過向反應器內(nèi)噴入脫硝反應劑NH3,將NOx還原為氮氣，降低Nox的排放，實現(xiàn)減排的目標。

1設備概況

國電菏澤發(fā)電公司二期工程2×300MW機組，配備了英國MitsuiBabcock公司生產(chǎn)的“W”型火焰鍋爐。該鍋爐為單爐膛、平衡通風、一次中間再熱、亞臨界參數(shù)、自然循環(huán)、單汽包鍋爐，蒸發(fā)量為1025t/h。鍋爐設計煤種為85%無煙煤+15%半無煙煤，其煤質(zhì)如下：Car=60.3%、Har=2.23%、Oar=3.36%、Nar=0.89%、Sar=0.76%、Mt=8.75%、Aar=23.71%、Vdaf=11.36%、AR(固定碳)=59.87%、Qgr•nr=22857kj/kg、Qnet•ar=22317kj/kg。鍋爐配備正壓直吹式制粉系統(tǒng)，由2臺密封風機、2臺離心式一次風機、3臺雙進雙出磨煤機。由于W型火焰鍋爐燃用的煤種是無煙煤、貧煤，需要極高的爐膛溫度、較高的氧量和較長的燃燒火焰才能把煤粉充分燃盡，因此帶來的問題是NOx排放值很高，NOx排放量1000~~1600mg/Nm3(O2=6%)，造成嚴重的環(huán)境污染。

2.SCR法煙氣脫硝技術(shù)介紹

SCR(SelectiveCatalyticReduction)——選擇性催化還原法脫硝技術(shù)是在催化劑(如V2O5-TiO2)作用下，向溫度約280～420℃的煙氣中噴入氨，將NOX還原成N2和H2O。它沒有副產(chǎn)物，不形成二次污染，裝置結(jié)構(gòu)簡單，并且脫除效率高(可達90%以上)，運行可靠，便于維護等優(yōu)點。

3.SCR在“W”型鍋爐上的應用

3.1工程概述

脫硝系統(tǒng)采用一爐兩個反應器。分別設置氨噴射系統(tǒng)、稀釋風機、煙道、催化劑、吹灰系統(tǒng)等，公用系統(tǒng)歸入現(xiàn)役三期機組脫硝工程，在計煤種及校核煤種、鍋爐最大工況(BMCR)、處理100%煙氣量條件下，催化劑層數(shù)按3+1(初裝+備用)設置,初裝三層催化劑時(如下圖所示)

3.2工程實施

本工程脫硝系統(tǒng)根據(jù)鍋爐實際運行工況參數(shù)結(jié)合改造布置空間環(huán)境因素，不設置煙氣旁路系統(tǒng)，不考慮省煤器高溫旁路系統(tǒng)。該工程主要包括氨區(qū)(公共部分)和SCR反應區(qū)，脫硝反應系統(tǒng)主要是由煙氣系統(tǒng)、稀釋風機、氨、空氣混合系統(tǒng)、氨噴射系統(tǒng)、SCR反應器、催化劑、吹灰及控制系統(tǒng)組成。氨氣和空氣在混合器和管路內(nèi)進行稀釋、均勻混合后，通過氨噴射系統(tǒng)與煙氣在省煤器出口處接觸，經(jīng)靜態(tài)混合器與煙氣充分混合，進入省煤器出口的兩個反應器內(nèi)，進行脫硝反應(如圖2、圖3所示)。

3.3工程設計主要性能指標

NOx脫除率不小于85%，氨的逃逸率不大于3ppm，SO2/SO3轉(zhuǎn)化率小于1%;脫硝裝置催化劑按三層設置，預留一層的空間。在附加層催化劑投運前，NOx脫除率按不小于83.4%考慮，氨的逃逸率不大于3ppm，SO2/SO3轉(zhuǎn)化率小于1%;煙氣出口NOx含量不大于200mg/Nm3;從脫硝系統(tǒng)入口到出口之間的系統(tǒng)壓力損失在性能考核試驗時不大于(980)Pa(設計煤種，100%BMCR工況，不考慮附加催化劑層投運后增加的阻力);從脫硝系統(tǒng)入口到出口之間的系統(tǒng)壓力損失不大于(1180)Pa(設計煤種，100%BMCR工況，并考慮附加催化劑層投運后增加的阻力)?；瘜W壽命期內(nèi)，對于SCR反應器內(nèi)的每一層催化劑，壓力損失應保證增幅不超過20%。在滿足NOx脫除率、氨的逃逸率及SO2/SO3轉(zhuǎn)化率的性能保證條件下，供方保證SCR系統(tǒng)具有正常運行能力。最低連續(xù)運行煙溫300℃;最高連續(xù)運行煙溫420℃。在設計條件下，且煙氣中NOx濃度不大于1200mg/Nm3時，SCR出口保證NOx濃度不大于200mg/Nm3，承包方保證系統(tǒng)氨耗量不超過421kg/h(每臺爐)。

4.SCR運行效果

在實際運行中，氨氣/空氣混合氣體，氨濃度范圍為3%~~5%，稀釋風量一定，額定風量為4820m3/h。當負荷變化時，通過調(diào)節(jié)兩側(cè)氨流量閥來控制氨濃度，從而保證負荷在170~~300MW變化間脫硝效率均能維持在70%以上(如下表1)，出口煙氣NOx濃度降至200mg/Nm3，并且在氨逃逸不超出空預器所承受值的情況下，可以適當設定出口出口煙氣NOx濃度，以降低NOx總的排放量，減輕對大氣環(huán)境的污染。

5.SCR裝置運行注意事項及其建議

該方法存在以下問題：催化劑的時效和煙氣中殘留的氨。為了增加催化劑的活性，應保證催化劑表面清潔度，否側(cè)會影響脫NOx效果。逃逸殘留的氨與SO2反應生成(NH4)2SO4，NH4HSO4很容易對空氣預熱器進行粘污，對空氣預熱器影響很大。為此，在實際運行過程中要注意一下幾個問題：

5.1加強爐前燃料摻配，確保S和N含量穩(wěn)定，避免因煙氣中NOx、SOX波動大，致使噴氨量波動大。逃逸率高，生成(NH4)2SO4，NH4HSO4，而對空預器運行帶來嚴重危害。為此，建議采用耐磨損抗腐蝕的冷段蓄熱元件采用搪瓷材料的空氣預熱器。

5.2確保SCR反應區(qū)溫度在300-420℃。超過此溫度范圍，隨反應溫度提高，溫度繼續(xù)升高會使NH3氧化而使脫硝率下降;反應溫度過低,煙氣脫硝反應不充分，易產(chǎn)生NH3的逃逸。建議，在開停機和極低負荷工況下注意監(jiān)視其溫度，超出其溫度區(qū)間范圍切除脫硝島。

5.3聲波吹灰器要正常投入，確保吹灰效果。每臺爐兩臺SCR反應器，每臺反應器現(xiàn)在安裝催化劑三層，預留一層，每層安裝聲波吹灰器3臺，每臺鍋爐共18個聲波吹灰器，用氣引自脫硝儀用壓縮空氣。

SCR聲波吹灰器按煙氣流向由上至下順序開啟各吹灰器的吹掃電動門進行吹掃。吹掃時每層反應器兩臺吹灰器同時吹掃，吹灰頻率為每1.1min吹灰1次，每10.67分鐘循環(huán)吹掃一次。

5.4自動保安系統(tǒng)運行正常，投入良好，確保安全。液氨，有毒，具有刺激性氣味，當與空氣混合濃度達到16～25%時，遇火可爆炸，屬于危險化學品。因此無論在氨區(qū)還是在SCR反應區(qū)都裝設了報警及自動切斷系統(tǒng)，以防止人員中毒、火災及爆炸事故的發(fā)生。

6.結(jié)論

SCR法煙氣脫硝技術(shù)的改造實施有效脫出了煙氣中的氮氧化物，對消除大氣污染和保護碧水藍天具有重大意義。同時，也為其后的除塵工藝改進和效率提高(如將電除塵器改造為電-袋混合式除塵器)提供了廣闊空間。盡管運行中存在著一定的安全風險，在實際運行中，通過合理控制調(diào)節(jié)，精心監(jiān)視和操作，對鍋爐乃至整個機組的安全運行不會造成大的影響。