超临界机组SCR脱硝技术特点.pdf

安全与综合 湖南电力 第 2 8 2 0 0 8年第4期 超临界机组 S C R脱硝技术特点 廖正球 ( 湖南华电长沙发电有限公司，湖南 长沙4 1 0 2 0 3 ) 摘要 ：介绍了某电厂超临界机 组采用 S C R法脱硝的原理 、设备 组成和相 关运行控制 技术。试运表明该技术能达到设计脱硝效率。 关键词：超临界机组 ；烟气脱硝 ；S C R法 中图分类号： X 7 0 1 ； T K 2 2 9 文献标识码 ：B 文章编号：l o 0 8 _ 0 l 9 8 ( 2 0 O 8 ) o 4 _ 0 O 3 4 _ 0 3 0 引 言 某电厂 2台国产 6 o 0 Mw燃煤超临界机组 ，其 烟气脱硝工艺采用选择性催化还原 ( S e l e c t i v e C a t a ly t i c R e d u c ti o n ，简称 S C R )法，无旁路烟道全烟 气脱硝 ，东方锅炉 ( 集 团)股份有 限公 司环保工 程公司设备供货 ，由德国鲁奇能捷斯集团公 司提供 技术支持 ，在燃用设计煤种、锅炉 1 0 0 B MC R工 况、1 0 0 烟气量条件下 ，脱硝装置结构及相关系 统按脱硝效率不小于 8 5 规划设计，但反应器内 催化剂 目前按脱硝效率不小于 5 0 的方案实施 。 1 技术原理和工艺 流程 该脱硝技术又称干法烟气脱硝 ，其工艺采用选 择性催化还原方法。在锅炉省煤器后和空气预热器 前布置装 有催化剂 的反应器 ，在催化剂 ( 使 用钛 基类催化剂)的作用下，向烟气中 ( 烟气温度约 3 1 0 4 3 0 )喷入氨 ，将 。N O x还原 成无污染 的 N 和 H O，反应原理见图 I 。主要反应方程式为 ： 4NO +4NH3+O2 N2+6H2 O 2 NO2+4NH3+O2 N2+6H2 O NO2+NO +2NH3 N2 +3 H2 O 主要工艺流程为： 液氨通过液氨槽车运送到氨 区 ，利用液氨卸载压缩机将液氨由槽车输入液氨贮 罐内，用液氨泵将储槽 中的液氨输送到液氨蒸发器 内蒸发为氨气，再经调节阀控制到一定压力后输 出，再经脱硝自动控制系统控制其流量后进人氨 空气混合器，经氨 烟气混合器后的混合气体通过 氨注射栅格注入到催化剂前 的烟道中，与烟气充分 收稿 日期 ：2 0 0 8 - O 1 - 2 1 烟 气 图 I S C R反 应 原理 混合后进人 S C R反应器反应 ，在一定温度范围内， 在催化剂 的作用下 ，氨气 与 N O x发生催化氧化还 原反应 ，将 N O x还原成 N 和 H O。布置示意图及 工艺流程见图 2 。 图2 脱硝反应器高粉 尘布置及其工艺流程 2 设备组成 脱硝工程工艺部分由S C R系统和氨供应系统 2 维普资讯 第2 8 J g 2 0 0 8 年第4 期 湖南电力 安全与综合 个系统组成。 S C R系统设备所 占区域位于锅炉尾部 ，主要包 括烟道系统 、S C R反应器、催化剂、吹灰器、稀释 空气系统、氨喷射系统 ( A I G )等。S C R反应器装 置布置于锅炉尾部 ，脱硝装置钢构架与锅炉构架整 体设计并联成一体。 氨供应 系统设 备主要包括氨卸 载设备 ( 压缩 机) 、液氨贮罐、蒸发器等设备及氨供应系统配套 的喷淋系统、洗眼、淋浴等安全设备。 2 1 烟气 系统 烟气在锅炉省煤器出 口处被平均分成 2路 ，每 路烟气并行进入 1个垂 直布置 的 S C R反应器 里， 即每台锅炉配有 2个反应器 ，在反应器里烟气 向下 流过整流器、催化剂层 ，随后进入 回转式空气预热 器、静电除尘 器、引风机 和 F G D，最后通过 烟 囱 排人 大气。脱 硝装 置 烟道 包括 S C R进 口烟道 和 S C R出口烟道 。S C R进 口烟道连 接锅炉省煤 器出 口烟道和反应器入 口罩 ，出 口烟道连接反应器出口 罩和空预器入 口，烟道横截面为矩形。该工程未设 置 S C R旁路烟道。烟道配有吸收热膨胀差 的膨胀 节 ，S C R入 口烟道上装有用于锅炉空预器单个运行 的关断挡板。 2 2 S C R反 应器 S C R反应器 由 1 个钢制小室和 3个水平布置的 催化剂层组成 ，最上层为预留层 ，下面的 2层最初 装入催化剂 ，催化剂采用蜂窝式催化剂 ，主要活性 成分为 T i O 和 V O ，少量 的 WO ， ，蜂 窝节距 为 8 2 ra i n ， 共 1 9 9 5 8 m ，当运 行一段时 间后 催化剂 的活性降低至设计值时再填装预留层，以后再根据 活性衰减的情况逐层更换 ，采取这样的更换措施可 以有效延长催化剂 的寿命。脱硝装置最低连续运行 烟温 3 1 0 o C，最高连续运行烟温 4 3 0 o C。烟气通过 反应器后经 S C R出口烟道引入空气预热器 。 2 3 吹灰器 每一催化剂层配备有耙式吹灰器 ，采用过热蒸 汽吹灰 ，汽源共用锅炉本体吹灰汽源 。每层共布置 3 台吹灰器，用于在 S C R运行或关闭条件下清洁催 化剂层O预留层初装时不安装吹灰器，但预留以后 安装吹灰器的位置及接 口，用户在装入预留层催化 剂时再安装该层吹灰器。 2 4 稀释空气系统 喷入反应器烟道的氨气为空气稀释后 的不超过 5 氨气的混合气体 。 稀释风机按每台机组 3台 1 0 0 容量 ( 其中 1 台备用，容量按 1 台脱硝反应器)设置，每台S C R 反应器设置 1台静力式氨 空气混合器，安装于稀 释空气风机 出 口，稀 释空气风机安装 于锅炉尾部 S C R区域平台上。 2 5 氨喷射系统 ( A I G) 带静力混合器的氨注射栅格 ( A I G )布置于 S C R入 口烟道上 ，A I G所在 的烟道为垂直上升的烟 道并连接 S C R反应 器入 口罩 。为保证氨气和烟气 混合均匀 ，A I G的每一喷管上设置手动阀和孔板流 量监视仪表 ，用于在调试运行期间进行调节，使每 个喷嘴的氨流量达到运行要求 ，一旦调试完成后 ， 手动阀门的开度 固定锁死后不得改变。在每个 S C R 入口烟道，A I G共分 4 5个区域注入氨 空气混合 物。烟道中的每个喷口 后面均设有静力混合器。 2 6 氨卸载系统 2台卸载能力为 5 0 m h压缩机抽取氨贮罐 中 的氨气 ，经压缩后将 槽车 的液氨推挤入液 氨贮 罐 中。每次卸氨时间不超过 6 h 。 2 7 液氨贮 系统 初装 2个 卧式 液氨贮 罐 ( 初装时按 5 0 脱 硝 效率考虑) ，每个有效容积 1 5 3 m ，可以满足锅炉 B M C R工况 ，在设计条件下 ，每天运行 2 4 h ，按连 续运行 1 4天的消耗 量考 虑。2个贮 罐互 为备用。 氨罐上安装有超流 阀、逆止 阀、紧急关断阀和安全 阀，为氨贮罐液氨泄漏起保护所用。 2 8 液氨供应 系统 液氨进入蒸发槽 ，使用压差和液氨 自身的重力 势能实现。另设计有 2个液氨泵 ，仅用于冬天室外 气温极低时作为液氨罐向蒸发器供氨液用。 2 9 氨蒸发器系统 液氨蒸发采用电加热器来提供热量 ，加热介质 为乙二醇。液 氨蒸发槽按 照在 B MC R工况下 3 1 0 0 ok容量设计 ( 其 中 1台备用，容量按 1台机 组 ) 。 脱硝工艺系统 作为单元机组 D C S系统 的 1个 子站分别纳入到单元机组 D C S系统进行控制，还 原剂存储、制备、供应系统 ( 即 1 ，2 号机组脱硝 系统的公用系统 )则 作为公用 D C S系统 的 1个远 程 I O站纳入到公用 D C S系统进行控制。 热控系统能实 现以单元机组 D C S操作员站 显 3 5 t 维普资讯 安全与综合 湖南电力 第2 8g - 2 0 0 8年第4期 示器为 中心对脱硝系统进行监视和控制。实现 自动 对有关参数进行扫描和数据处理；定时制表；参数 越限时自 动报警和打印；根据人工指令自动完成各 局部工艺系统或辅机的程序启停 。当系统发生异常 或事故时 ，通过保护、联锁或人工干预 ，使系统能 在安全工况下运行或停机。 3运行控 制 由于未设置 S C R旁路系统，锅炉启动后，烟 气 即通过催化剂，随着锅炉负荷 的由低负荷变为正 常负荷 ，烟气温度亦逐渐升高 ，烟气 和催化剂温度 在锅炉的启动过程中相差不大。在锅炉点火 的初 期 ，反应器和催化剂表现为一个大的热容器 ，这将 导致空气预热器入口 温度显著下降，一旦反应器的 温度上升到烟气温度 ，空预器入 口和反应器入 口问 的温度下 降程度 就减小 了。在 S C R系统启 动 时， 烟气温度上升速度对催化剂 的影响非常大。虽然催 化剂有高的抗热应变能力 ，但在氨盐、硫酸 、水和 其它凝结性物质低于各 自的露点温度时 ，催化剂将 其吸入孔 内，在锅炉和 S C R系统启 动运行 时，这 些物质的蒸发将导致催化剂孔 内压力增大，可能造 成催化剂物理性损坏。所以在锅炉和 S C R系统的 启动过程中必须采取必要的措施 ，控制温度的上升 速度，避免对设备造成损害，特别是在冷态启动时 必须进行预热 。为了减少机械应力 ，在烟气温度低 于 7 O时，烟气温度上升梯度不超过 5 m in ； 烟气温度升高到 1 2 0前 ，烟气温度上升梯度不超 过 1 O ra i n ；烟气温度高于 1 2 0到催化剂运行 温度问，温度梯度可以增加到6 O ra i n 。 S C R正常关闭前必须投用所有的催化剂层吹灰 以清洁催化剂，停机阶段在催化剂表面留下灰尘会 导致催化剂活性快速降低。在停止向 S C R反应器 入 口烟道喷氨后 ，锅炉 系统最少还要运行 1 5 rai n 。 4应 用 在 1号机组 1 6 8 h试运行期间，尽 管锅炉实 际 燃用煤种与设计煤种相差很大 ，经测定 N O 脱 除 率仍达到了 5 2 3 。 目前 已经开展 S C R脱 硝装置 的性能考核实验的前期准备工作 。 ( 上接第 3 1页) 一童苎 一 有载开_荚 本 油流继 电 体 器跳阐 保 有载开关 护 油流继 电 跳 器动作信号 闸 信 风扇启动 号 输 油温 高 入 回 轻瓦斯 路 启动信号继电器 图3 保护装置回路原理 图 扇启动时，信号插件的二极管 D 正常导通，导致 正电源经反向击穿二极管 D ， ，启动分接开关油流 继电器信号回路，再串入有载分接开关油流继电器 跳闸回路，导致有载分接开关油流继 电器动作重动 继电器动作，是装置误动的直接原因 】 。 5 2改进措施 3 6 根据此类误动事故 ，提 出以下反事故措施 ，即 在装置外部加装 3个 中间继电器 ，使本体重瓦斯、 有载油流继 电器 、压力释放 阀等本体触点分别对应 中间继 电器 ，再利用 中间继 电器的重动触点分别启 动装置的跳闸 回路和信号 回路，即把跳闸、信号 回 路的输入部分进行 电气上的隔离 ，彻底处理