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1、福建后石电厂600MW机组烟气脱硝系统及工艺特点介绍 -|dnt 福建后石电厂600MW机组烟气脱硝系统及工艺特点介绍福建漳州后石电厂由台塑美国公司( PlasticsCorp USA) 投资兴建,由华阳电业建设和运行。电厂设计装机容量为6 600 MW。三大主机采用三菱公司产品,锅炉设备选用为三菱重工神户造船厂(MHI. KOBE) 设计制造的MO - SSRR 型超临界直流锅炉。为满足环保要求,锅炉岛设置两台除尘效率达99. 85 %的双室五电场静电除尘器、烟气脱硝和烟气海水脱硫装置。其中脱硫装置是目前国内电力系统内安装的最大的海水脱硫设施。烟气脱硝装置是我国大陆600 MW 机组安装的第
2、一台烟气脱硝处理装置。后石电厂烟气脱硝流程及设计参数1、 脱硝方法及工艺流程后石电厂600 MW 机组脱硝采用炉内脱硝和烟气脱硝相结合的方法。炉内脱硝的方式采用PM型低NOX 燃烧器加分级燃烧(三菱MACT 炉内低NOX 燃烧系统) 脱硝法,脱硝效率可达65 %以上,排放NOX 浓度在180 ppm 左右。烟气脱硝方式采用日立公司的选择性触媒复原烟气脱硝系统(SCR法) 。这套脱硝系统主要用来将锅炉排放烟气中的氮氧化物分解成无害的氮气和水,化学反响式如下:4NO + 4NH3 + O2 4N2 + 6H2O6NO2 + 8NH3 7N2 + 12H2ONO + NO2 + 2NH3 2N2 +
3、 3H2O液氨从液氨槽车由卸料压缩机送入液氨储槽,再经过蒸发槽蒸发为氨气后通过氨缓冲槽和输送管道进入锅炉区,通过与空气均匀混合后由分布导阀进入SCR 反响器内部反响,SCR 反响器设置于空气预热器前,氨气在SCR 反响器的上方,通过一种特殊的喷雾装置和烟气均匀分布混合,混合后烟气通过反响器内触媒层进行复原反响过程。脱硝后烟气经过空气预热器热回收后进入静电除尘器。每套锅炉配有一套SCR 反响器,每两台锅炉公用一套液氨储存和供给系统。该系统工艺流程如下:2、 烟气脱硝( SCR) 系统设计标准烟气脱硝系统及工艺特点后石电厂烟气脱硝SCR 系统包括氨气制备系统和脱硝反响系统两局部组成。1、脱硝反响系
4、统脱硝反响系统由触媒反响器、氨喷雾系统、空气供给系统所组成。u 烟气线路SCR 反响器位于锅炉省煤器出口烟气管线的下游,氨气均匀混合后通过分布导阀和烟气共同进入反响器入口。烟气经过烟气脱硝过程后经空气预热器热回收后进入静电除尘器。u SCR 反响器反响器采用固定床平行通道型式,反响器为自立钢结构型。触媒底部安装气密装置,防止未处理过的烟气泄漏。u SCR 触媒SCR 系统所采用的触媒型式为平板式,其特点如下:高活化性及寿命长;低压力降、紧密性、刚性且容易处理。触媒元件主要是不锈钢板为主体,再镀上一层二氧化钛(TiO2 ) 作为触媒活化元素。不锈钢板在镀二氧化钛前需进行处理成为多孔性材料,烟气平
5、行流过触媒元件使压力降到最低。后石电厂烟气脱硝触媒由三层触媒单位所组成触媒区块,反响器内触媒容积380 m3 。u 氨P空气喷雾系统氨和空气在混合器和管路内充分混合,再将此混合物导入氨气分配总管内。氨P空气喷雾系统含供给函箱、喷雾管格子和喷嘴等。每一供给函箱安装一个节流阀及节流孔板,可使氨P空气混合物在喷雾管格子到达均匀分布。氨P空气混合物喷射配合NOX 浓度分布靠雾化喷嘴来调整。u SCR 控制系统每台机组的烟气脱硝反响系统的控制都在本机组的DCS 系统上实现。l 控制原理SCR 烟气脱硝控制系统利用固定的NH3/NOX摩尔比来提供所需要的氨气流量,进口NOX 浓度和烟气流量和乘积产生NOX
6、 流量信号,此信号乘上所需NH3/NOX 摩尔比就是根本氨气流量信号,摩尔比的决定是在现场测试操作期间来决定并记录在氨气流控制系统的程序上。假设氨气因为某些连锁失效造成喷雾动作跳闸,届时氨气流控制阀关断。SCR 控制系统根据计算出的氨气流需求信号去定位氨气流控制阀,实现对脱硝的自动控制。通过在不同负荷下的对氨气流的调整,找到最正确的喷氨量。l 氨供给氨气流量可依温度和压力修正系数进行修正。从烟气侧所获得的NOX 讯号馈入具能计算所需氨气流量的功能。控制器利用氨气流量控制所需氨气,使摩尔比维持固定。操作温度最初设定点如下表所示:l 稀释空气供给稀释空气利用风门来手动操作,一旦空气流调整后那么空气
7、流就不需随锅炉负荷而调整。氨气和空气流设计稀释比最大为5 %。稀释空气由送风机出口管路引出。2、液氨储存及供给系统液氨储存和供给系统包括液氨卸料压缩机、液氨储槽、液氨蒸发槽、氨气缓冲槽及氨气稀释槽、废水泵、废水池等。液氨的供给由液氨槽车运送,利用液氨卸料压缩机将液氨由槽车输入液氨储槽内,储槽输出的液氨于液氨蒸发槽内蒸发为氨气,经氨气缓冲槽送达脱硝系统。氨气系统紧急排放的氨气那么排放氨气稀释槽中,经水的吸收排入废水池,再经由废水泵送至废水处理厂处理。液氨储存和供给系统的控制在1 号机组的DCS 上实现,就地也同时安装了MCC 手操。u 卸料压缩机卸料压缩机为往复式压缩机,压缩机抽取液氨储槽中的氨
8、气,经压缩后将槽车的液氨推挤入液氨槽车中。u 液氨储槽六台机组脱硝共设计三个储槽,一个液氨储槽的存储容量为122 m3 。一个液氨槽可供给一套SCR 机组脱硝反响所需氨气一周。储槽上安装有超流阀、逆止阀、紧急关断阀和平安阀做为储槽液氨泄漏保护所用。储槽四周安装有工业水喷淋管线及喷嘴,当储槽槽体温度过高时自动淋水装置启动,对槽体自动喷淋减温。u 液氨蒸发槽液氨蒸发槽为螺旋管式。管内为液氨管外为温水浴,以蒸气直接喷入水中加热至40 ,再以温水将液氨汽化,并加热至常温。蒸气流量受蒸发槽本身水浴温度控制调节。在氨气出口管线上装有温度检测器,当温度低于10 时切断液氨进料,使氨气至缓冲槽维持适当温度及压
9、力。蒸发槽也装有平安阀,可防止设备压力异常过高。u 氨气缓冲槽从蒸发槽蒸发的氨气流进入氨气缓冲槽,通过调压阀减压成1. 8 kgPcm2 ,再通过氨气输送管线送到锅炉侧的脱硝系统。u 氨气稀释槽氨气稀释槽为容积6 m3 的立式水槽。液氨系统各排放处所排出的氨气由管线聚集后从稀释槽低部进入,通过分散管将氨气分散入稀释槽水中,利用大量水来吸收平安阀排放的氨气。u 氨气泄漏检测器液氨储存及供给系统周边设有六只氨气检测器,以检测氨气的泄漏,并显示大气中氨的浓度。当检测器测得大气中氨浓度过高时,在机组控制室会发出警报,操作人员采取必要的措施,以防止氨气泄漏的异常情况发生。u 系统排放液氨储存和供给系统的
10、氨排放管路为一个封闭系统,将经由氨气稀释槽吸收成氨废水后排放至废水池,再经由废水泵送至废水处理站。u 氮气吹扫液氨储存及供给系统保持系统的严密性防止氨气的泄漏和氨气与空气的混合造成爆炸是最关键的平安问题。基于此方面的考虑本系统的卸料压缩机、液氨储槽、氨气温水槽、氨气缓冲槽等都备有氮气吹扫管线。在液氨卸料之前通过氮气吹扫管线对以上设备分别要进行严格的系统严密性检查和氮气吹扫,防止氨气泄漏和与系统中剩余的空气混合造成危险。u 液氨储存和供给控制系统液氨储存和供给控制由1 号机组的DCS 上实现。所有设备的启停、顺控、连锁保护等都可从机组DCS 上软实现,设备及有关阀门启停开关还可通过MCC 盘柜硬
11、手操。对液氨储存和供给系统故障信号实现中控室报警光字牌显示。烟气脱硫硝核心技术OI2-WFGD(SCR)研发及其在太仓发电工程的应用孙克勤 张东平 周长城 徐海涛江苏苏源环保工程股份 摘要：本文介绍了我国NOx的污染现状，对目前主流的烟气脱硝技术即选择性催化氧化复原法(SCR)的工艺特点和设计要求进行了较为详细的论述。同时介绍了苏源环保公司烟气脱硝SCR核心技术研发及工程应用规划情况，对烟气脱硝(DeNOx)技术自主化、装备国产化提出了假设干建议。关键词：氮氧化物，烟气脱硝，选择性催化氧化复原法，国产化统计说明，到2000年，全国氮氧化物排放总量已达1200万吨左右，其中火电厂的氮氧化物排放比
12、例超过40%以上。如果不进一步采取有效的氮氧化物污染排放控制措施，中国氮氧化物排放量将继续增长，2021年将到达2900万吨左右。火电厂排放的氮氧化物一直未进行控制，其排放量随着火电机组装机容量增长而逐年增加。氮氧化物是大气主要污染物之一，是造成酸雨和光化学烟雾的主要原因。20世纪40年代美国洛杉矶市发生的光化学烟雾事件促使了相关氮氧化物控制法规的诞生。从1947年California的第一个“空气污染控制区的提案到1969年美国第一个关于NOx排放法规的制定，从20世纪70年代美国清洁空气法案的通过到1990年的清洁空气修正案的制定，从德国的“大型燃烧设备规定到日本六易其稿(分别为19731
13、975年、1977年、1983年和1987年)制定的世界上最低的NOx排放标准，世界各国尤其是兴旺国家对氮氧化物的控制作了不懈的努力。与二氧化硫相比，我国燃煤电厂在氮氧化物排放控制方面起步相对较晚，以致氮氧化物排放总量的快速增长抵消了对二氧化硫的控制效果。未来十年内，我国不仅要加大对二氧化硫排放量的控制力度，而且随着我国环境保护法律、法规和标准的日趋严格及执法力度的加大，逐渐开始控制电站锅炉氮氧化物排放量势在必行。因此对现有各种脱硝工艺进行调研研究，从而寻求一种适合我国国情的火电厂烟气脱硝解决方案，最终实现烟气脱硝装置的国产化显得尤为重要。目前，新建火电机组已广泛采取低氮燃烧技术，以适应新排放
14、标准的要求。烟气脱硝技术也开始进行示范工程，待技术商业化后，氮氧化物排放要求将进一步加严。因此，为了防止重走烟气脱硫治理过程中全面依赖国外的技术与设备的教训，尽早开发整套烟气脱硝解决方案，实现技术自主、低投资、低消耗的烟气脱硝技术意义重大。1. 燃煤电厂烟气脱硝的主要工艺迄今为止，世界各国开发的燃煤烟气氮氧化物治理技术种类比拟多，从低氧燃烧、烟气循环燃烧、二级燃烧、浓淡燃烧、分段燃烧、低氮燃烧器等各种炉内燃烧过程的改良到现今形式各异的脱硝工艺，其中SCR法和SNCR法在大型燃煤电厂获得商业应用。其中SCR法在全球范围内有数百台的成功应用业绩和十几年的运行经验，日本和德国95%的烟气脱硝装置采用
15、SCR技术，由于该方法技术成熟、脱硝率高、几乎无二次污染，应是国内烟气脱硝引进、消化的重点。除此之外，还有液体吸收法、微生物吸收法、非选择性催化复原法、炽热炭复原法、催化分解法、液膜法、SNRB工艺脱硝技术、反响式氧化吸收脱硝技术等，这些方法或已被淘汰，或处于实验室研究阶段，或效率不高，难以投入大规模工业应用。目前，一些联合脱硫脱硝工艺亦在兴起，如活性炭吸附法，等离子体法，电子束法、脉冲电晕放电等离子体法、CuO法、NOxSO工艺、SNAP法等。同时脱除SOx/NOx的工艺都是以寻求比FGD和SCR工艺分开治理有更高的经济效率为目标。至今，还很少有这样的装置在大规模地工业化应用。工业化SOx/NOx联合脱除工艺是采用高性能石灰/石灰石烟气脱硫FGD系统来脱除SOx和用SCR工艺脱除NOx，该联合工艺能脱除90%以上的二氧化硫和80%以上的氮氧化物。FGD系统采用湿式工艺，SCR体系属干式工艺，FGD和SCR工艺采用不同技术各自独立工作。其优点是不管入口处SOx/NOx的浓度比为多少，它都能到达各自理想的脱除率。世界燃煤电厂脱硫脱硝一体化技术仍然以传统FGD和SCR组合工艺为主，在日本、德国、瑞典、丹麦等国家有大量工业应用。
