电厂脱硝技术方案选择

1、脱硝方案选择的探讨,液氨 SCR 与 尿素 SCR 尿素 (SNCR + SCR)混合法 尿素 SNCR 美国Fuel Tech公司 刘明辉 2008年10月版,Robert Liu 刘明辉,Robertliu or zyrob 联系电话(TEL)：10-84871465, 139 0125 0479 传 真(FAX)： 10-84871470 美国燃料技术公司， 北京福泰克环保科技有限公司 北京市朝阳区慧忠里103号楼 洛克时代中心B座1912室 邮 编：100101,美国Fuel Tech公司,美国Fuel Tech公司是美国纳斯达克的上市公司（代码FTEK） 业务领域：空气污染控制技术

2、燃料处理技术 先进的计算机仿真技术,脱硝技术供应商,尿素-SNCR 尿素-SNCR/SCR 混合法 天然气再燃 尿素-SCR 氨法SCR改造为尿素SCR,目前在中国的业绩,江苏利港电厂（4600MW）： SNCR工艺， 已通过环保验收； 江苏阚山电厂（2600MW）： SNCR/SCR混合工艺，正在调试； 华能北京热电厂（4830t/h）： 尿素SCR工艺， 奥运工程，已通过环保验收； 北京石景山热电厂（4200MW）：尿素SCR工艺， 奥运工程，已通过环保验收； 香港中华电力（4600MW）： 尿素SCR工艺。 华能伊敏电厂（2660MW）： SNCR工艺， 2007年7月成立北京福泰克环保

3、科技有限公司实施国产化的工作。 （Beijing Fuel Tech Environmental Tech Co.）,华能首套烟气脱硝装置成功投运 10月13日，中国华能集团公司首套锅炉烟气脱硝装置华能北京热电厂2号锅炉脱硝装置成功投运 。 特别是在国内电厂烟气脱硝工程中首次采用尿素热解方法分解出还原剂，具有安全性较高、占地面积小的特点。 该脱硝工程于2006年12月开工，其他3套脱硝装置将在2007年年底前投运。（来源：中国华能集团公司）,主要内容,一、选择方案的标准 二、基本方案 液氨 SCR 三、升级方案尿素 SCR 四、较佳方案尿素 (SCRSNCR) 五、经济适用方案尿素SNCR 六

4、、各方案的技术经济指标 七、结论没有最佳只有最适合您的方案,一、选择方案的标准 1 .选择脱硝方案的原则,安全 生命政治 ? 可靠 有业绩？ 经济 ？ 目标是以较低的成本满足环保要求，而不是追求最高的脱硝率。,2. 影响脱硝方案选择的因素,内部 跑前期的早日拿到批文 搞基建的保工期/压造价 管运行的安全/可靠/运行经济 外部 政府环保局、发改委 准政府电规院、中咨公司 咨询公司环评、设计院、安评 供应商锅炉厂、环保工程公司、催化剂厂商,3.脱硝技术及其特点,燃烧过程中控制技术 低NOx燃烧器 空气分级燃烧技术 燃料分级燃烧技术 燃烧后控制技术（烟气脱硝技术） I. 选择性催化还原技术（SCR）

5、 II. 选择性非催化还原技术（SNCR） III. SNCR/SCR混合技术,Stuart Dalton, Director of Fossil / Emission Control, EPRI, US,“经济”的深入探讨 基建投资运行成本,基建投资 与脱硝率成正比 ?元/kgNOx 或 ?元/KW 从单个项目看（新机组排放浓度280320 mg/nm3 ） 从全厂来看（老机组排放浓度6001200 mg/nm3 ） 从整个集团来看-按?元/kgNOx上老机组合算 按?元/KW上新机组合算 “总量控制” “绩效指标” （可参考刘的文章） 运行成本 运行成本与脱硝率成正比，大约为36元/kgN

6、Ox 排污费：0.63元/kgNOx 脱硝补助：按元/KW补助 脱硝发电量： 70-100小时,技术人员常提的“一步到位” 液氨SCR，脱硝率8085%,存在的问题： 未来单位造价将大幅下降 运行费用高昂：36元/kgNOx， 上千万元/年 相当一段时间，环保法规没有这么高的要求 第三时段标准：450mg/nm3 第四时段标准：230280mg/nm3 执法次序 第一轮：全部新厂上脱硝 第二轮：没有脱硝的老厂也要上脱硝 第三轮：有脱硝但未达标老厂上脱硝,北京市锅炉大气污染物排放标准 （DB11/1392007）,上海锅炉大气污染物排放标准 （DB31/3872007）,山东省火电厂NOx排放标

7、准（DB37/6642007）,重庆市火电厂NOx排放标准 （DB 50/2522007）,各国火电厂氮氧化物排放标准比较 单位：mg/m3,G2008J05 火力发电厂脱硝技术设计导则(送审稿),4.4 对于脱硝效率要求80及以上的机组，应采用SCR脱硝工艺； 4.5 对于机组容量为600MW等级及以下的机组，若要求脱硝效率不大于40，宜采用SNCR脱硝工艺。 4.6对于脱硝效率要求在6080范围内的机组，视还原剂的运输、储存、制备、初投资及运行费用并考虑短期内脱硝效率是否要求提高的因素，综合比较后确定采用SCR脱硝工艺或SNCR/SCR混合脱硝工艺。,G2008J05 火力发电厂脱硝技术设

8、计导则(送审稿),4.7对于脱硝效率要求在4060范围内的机组，宜采用SNCR/SCR混合脱硝工艺，SCR装置宜布置在烟道内，不单独设置构架，但应考虑荷重增加的影响。 4.8 还原剂可采用液氨或尿素。还原剂的选用应根据厂址周围的环境、脱硝工艺、脱硝系统的投资、系统的年运行费用及药品来源的安全性及可靠性因素，经技术经济综合比较及安全评价后确定。 4.9 对于SCR烟气脱硝工艺，若电厂地处城镇边缘，而液氨产地距电厂较近，在能保证药品安全、可靠供应的情况下，宜选择液氨作为还原剂；若电厂位于人口密度高的中心城市、港口、河流位置，宜选择尿素作为还原剂。,二. 基本方案 液氨 SCR,二. 基本方案 选择

9、性触媒还原法(SCR),SCR最早由日本于60-70年代后期完成商业运行，至80年代中期欧洲也成功地实现了SCR的商业运行。原来并非为高脱硝率工艺。 一般高尘设置(High Dust Layout)触媒装置于锅炉省煤器出口与空气预热器入口之间,其作用为使喷入之氨与烟气中之NOx反应实现脱硝。 在此情况时,其有效反应之温度范围较SNCR低的多,约在320oC 400oC之间。 最普遍使用的化学反应剂（还原剂)为氨,但近年来也使用尿素。,锅炉,NH3 喷注,脱硝反应器,空气预热器,NH3 混合器,蒸发器,NH3,液化罐,静电除尘器,引风机,烟囱,换热器,增压风机,脱硫系统,送风机,SAH,蓄压器,

10、锅炉脱硝系统装置的基本流程,3D DRAWING - 6,SCR系统控制逻辑,锅炉负载 或 燃料流量,流量控制阀,氨急关断阀,稀释风机,氨/空气混合器,省煤器,锅炉,空气预热器APH,TO E.P,DCS或 PLC,注氨器,US Experience - Stuart Dalton, Director of Fossil / Emission Control, EPRI, US,使用后 -15%; 35%),催化剂用量越少越好; 空隙大点为好;脱硝率75%为佳; 并非做不到更高,而是问题多停炉多,高成本 NOx 系统 产能损失 安全 药剂 操作 意外 假设性的 没想到的,液氨SCR的优缺点,优

11、点: 脱硝率高达80% 缺点: 不安全-环保工程成了重大危险源建设工程 可能不经济-投资和运行费用高,2004 年，全国火电行业（3.2亿千瓦装机）氮氧化物排放总量达到670万吨。到07年5月份火电装机已达5亿千瓦以上，初步估计火电产生的氮氧化物排放已达1000万吨。 如果氮氧化物减排和SO2减排看齐，到2015年减排20，那么NOx减排量将达到200万吨，相应氨需量约为75万吨/年。 如按一般液氨运输车为7吨载重，每年按300天计算，每天约有360辆液氨车次运输这些液氨，这些车辆随时都面临交通事故的危险，而一旦发生交通事故导致液氨泄漏，后果将不堪设想。,淮安液氯泄漏人员伤亡和财产损失达290

12、1万,附：“氨”和“氨溶液”的 有关管理规定,中国政府对“氨”和“氨溶液”的有关管理规定 (供参考),中国政府规定的危险品名录（GB12268-90危险化学物品名表）,备注：根据 GB18218-2000 重大危险源辨识的定义，氨作为有毒物质储存超过40吨的液氨储罐属重大危险源，将有更严格的安全立法规定限制。 （参考：600MW机组的液氨SCR装置，其所需液氨储罐的容量为200吨左右）。,A、氨溶液为危险化学品,根据中国政府危险货物品名表（GB12268）、 危险化学品名录（2002版）规定，氨水与无水氨都 属于危险化学品。 含氨50%的氨溶液， 危险货物编号为23003； 35%含氨50%的

13、氨溶液，危险货物编号为22025； 10% Ammonium Sulfate,Ammonium Bisulfate,Ammonia,亚硫酸氢铵NH4HSO4 (ABS)生成的化学反应,1. 液氨SCR 两台300 MW 工程投资 约7000万元 氨消耗量 约180kg/h 脱硝效率 75-80%,六、各方案的技术经济指标,2. 尿素SCR 两台300 MW 工程投资 约8,800万元 尿素消耗量 约270kg/h 脱硝效率 75-80%,各方案的技术经济指标,3-A.SNCR/SCR混合方案-I,两台300 MW 工程投资 约5500万元 尿素消耗量 约450kg/h 脱硝效率 80%,3-B

14、.SNCR/SCR混合方案-II,两台300 MW 工程投资 约4500万元 尿素消耗量 约280kg/h 脱硝效率 50%,4. 尿素SNCR 两台300 MW 工程投资 约3,200万元 尿素消耗量 约 kg/h 脱硝效率 30%,各方案的技术经济指标,技术经济比较分析,1、技术指标,技术经济比较分析,2、工程总投资（万元）,2300MW机组 脱硝方案工程总投资（万元）比较（新厂）,注：造价中催化剂为CIF价格。若不能免进口关税，则需交进口关税和进口环节增值税。,2300MW机组（改造） 脱硝方案工程总投资（万元）比较,注：造价中催化剂为CIF价格。若不能免进口关税，则需交进口关税和进口环节增值税。,技术经济比较分析,3、运行成本（年运行6000小时，万元）,注：人工、水耗、气耗等众多成本因素三个方案基本相同，此处没有计算。,脱硝改造方案的投资分析案例4x350MW（单位万元）,备注：只改造1、2号炉引风机。燃烧器采用国