火电厂烟气脱硝工艺的应用

火电厂烟气脱硝工艺的应用

根据中国能源公司联合会年度快速统计，2014年底，中国总电网为13.6亿kw，包括9.2亿kw和83亿hw。在氮氧化物控制方面,截至2014年底,烟气脱硝机组容量约6.6亿kW,约占全国煤电装机容量的80%,电力氮氧化物排放量降至620万t左右,比2013年下降约25.7%。2014年电力氮氧化物排放量提前完成《节能减排“十二五”规划》规定的750万t的减排目标2014年9月12日国家发展改革委、环境保护部、国家能源局联合下发了《关于印发煤电节能减排升级与改造行动计划(2014—2020年)的通知》(发改能源[2014]2093号)(以下简称《行动计划》)。《行动计划》明确了燃煤机组主要污染物排放的目标值对应燃气轮机组排放限值的数据,要求在基准氧含量6%条件下,烟尘、二氧化硫、氮氧化物浓度分别不高于10、35、50mg/m2015年6月19日,环境保护部印发《关于火电厂SCR脱硝系统在锅炉低负荷运行情况下NO2015年7月16日环境保护部组织各发电集团在北京紧急召开了“十三五”燃煤发电机组超低排放工作推进会。会议通报了国办最新要求,传达了对现有超低排放工作部署实施“提速扩围”的精神,要求各集团公司立即开展“十三五”超低排放计划和“十三五”减排潜力测算工作。并要求在2017年底前,东部地区(辽宁、北京、天津、河北、山东、上海、江苏、浙江、福建、广东、海南)完成所有燃煤发电机组超低排放改造;2020年底前,完成其他地区燃煤机组超低排放改造;个别不具备超低排放改造条件的机组要按照“一厂一策”的要求采取治理、淘汰、替代等措施,明确关停或替代时间以及治理方案,确保稳定达标排放。从环境保护部相继出台的政策和要求可以看出国家对火电厂大气污染物排放控制的信心和决心。目前,国内已建烟气脱硝装置80%以上采用了低氮燃烧和SCR烟气脱硝装置相结合的方式,基本都满足^)5排放小于100mg/m3的要求。而要满足NOx排放小于50mg/m3的超低排放要求,就需要对现有脱硝装置进行提效改造。2电力企业的气脱硝技术燃煤电厂常用烟气脱硝工艺有SNCR、SNCR/SCR和SCR,各种工艺简介如下。2.1snpr脱硝工艺SNCR脱硝工艺常采用氨水或尿素溶液作为还原剂,还原剂从锅炉烟气温度为850〜1100t的区域喷人,氨水蒸发(尿素溶液热解)后产生的氨与烟气中的NOx发生还原反应,生成义和H20,达到脱硝的作用。根据SNCR脱硝工艺反应温度需求,还原剂喷枪常布置在锅炉炉膛中上部和屏式过热器后。SNCR脱硝效率可达到40%(对于循环流化床锅炉可达到65%以上),其系统简单、建设成本低,SNCR脱硝工艺示意图见图1。2.2svmrscr脱硝工艺2.3scr脱硝系统根据SCR反应器布置在锅炉除尘器前后位置不同又称为高尘布置和低尘布置。相比较,SCR反应器低尘布置方式可有效减轻催化剂的磨损和堵塞,提高催化剂的使用寿命和利用率,但低尘布置方式需设置加热器提高烟气温度,因此建设和运行成本较高。目前已建SCR脱硝装置90%以上采用高尘布置方式。SCR脱硝效率可达90%以上,其系统较简单、建设成本较高,运行成本低,高尘布置的SCR脱硝装置示意见图3。SCR脱硝工艺常用还原剂有液氨、氨水和尿素,相比较液氨运行最为经济,在对液氨没有特殊限制的地区通常优先采用液氨作为还原剂。以液氨为还原剂时,液氨由槽车运送到氨区后,利用卸氨压缩机将液氨由槽车输入液氨储罐内,靠储罐中的压力将液氨输送到液氨蒸发器内蒸发为气氨,液氨蒸发器出口设置有压力调节装置将气氨压力调整到合适范围后输送到氨气缓冲罐,氨气缓冲罐对气氨进行稳压,之后通过管道输送到SCR区与稀释空气在氨/空气混合器中进行稀释和混合,然后通过喷氨装置喷入到SCR反应器入口烟道中与烟气中的NO3脱硝污染改革方案根据《火电厂大气污染物排放标准》GB13223—2011的要求,火电机组NO3.1scr器涂层对于已建完成的SCR装置,可采用对SCR反应器进行加层改造(通常加装1层)达到NO3.2添加催化剂对于已建完成的SCR装置,可采用直接在预留层加装催化剂的方案以达到NO3.3srcr设备的翻新对于已建成的SCR装置可控制NO以上三种超低排放脱硝改造方案的技术特点比较见表2。4加层改造的成本在现有SCR装置基础上,为满足NO从三种方案的经济性比较来看,初投资方面,反应器加层改造的费用最高,其次为增加催化剂量,加装SNCR装置最低;折算每kW·h电耗增加的运行成本方面,反应器加层改造增加的成本最低,其次是增加催化剂量方案,最高的是加装SNCR装置方案。由于初投资费用折算到每kW·h电的费用非常低,与运行成本比较可以忽略,综合比较,反应器加层是NO5高效低氮燃烧技术目前燃煤电厂通过加装SCR脱硝装置后,大部分机组NO1)三种改造方案技术特点相比较,反应器加层难度较大、工期较长,其次为加装SNCR装置,增加催化剂量方案最为简单,工期最短。2)三种改造方案初投资相比较,反应器加层改造的费用最高,其次为增加催化剂量,最低的为加装SNCR装置。3)从运行的经济性比较,反应器加层改造增加的运行成本最低,其次是增加催化剂量,最高的是加装SNCR装置。综上所述,对于现有机组NO1低氮燃烧技术排放水平根据《火电厂氮氧化物防治技术政策》要求,燃煤电厂氮氧化物控制技术选择应因地制宜、因煤制宜、因炉制宜,依据技术上成熟、经济上可行以及便于操作来确定;低氮燃烧技术应作为燃煤电厂氮氧化物控制的首选技术;当采用低氮燃烧技术后,氮氧化物排放浓度不达标或不满足总量要求时,应建烟气脱硝设施。工程上常用的烟气脱硝技术主要有SCR法、SNCR法与SNCR/SCR法。随着国家环保污染物排放治理要求的日益严格,锅炉低氮燃烧技术得到快速发展,目前新建机组及低氮燃烧改造后的火电厂燃煤锅炉NOx排放水平见表1。SNCR/SCR脱硝工艺前端脱硝反应为SNCR脱硝工艺,还原剂常用氨水或尿素溶液,还原剂从锅炉烟气温度为850~1100T的区域喷人,先发生高温的脱硝反应,未反应的还原剂通过布置在省煤器与空气预热器之间的催化剂层时,在催化剂的作用下发生中温还原反应,脱除剩余的NCUSNCR/SCK脱硝工艺与SCR