300MW火电机组加装脱硝装置改造.pdf

2 0 1 3年 8月 第 4 1 卷 第 4期 总第 2 2 7 期 吉 林 电 力 J i l i n El e c t r i c P o we r Au g．2 0 1 3 Vo 1 ． 4 1 No ． 4 S e r ． No ． 2 2 7 3 0 0 MW 火 电机组加装脱硝装置改造 Re t r o f i t o n 3 0 0 M W Co a l f i r e d Po we r Un i t De n i t r a t i o n Sy s t e m 李 艳 中电投 吉电股份浑江发 电公司， 吉林 白山 1 3 4 3 0 0 摘要 针对 白山热电有限公司 2台 3 0 0 Mw 机组 NO 排放质量浓度达 6 0 0 mg ／ m。 ， 不能满足 2 0 1 4 年 7 月 1日将 开始实施 的 GB 1 3 2 2 3 --2 0 1 1 火 电厂大气 污染 物排放标准 MO O mg ／ m。 限值要求 ， 必须加装脱硝装 置的问题 ， 在对 低氮燃烧器改造 、 选择性催化还原 S C R 、 低氮燃烧 S C R脱硝 3 种技术方 案进行 比较 的基础 上 ， 选择 了低 氮燃烧 S C R改造方案 。并对 S C R的原理 、 技术特 点、 还原剂 的选择进行 了论述 。对脱硝技改工程主要设备布置 、 装置的 主要性能参数进行 了介绍 ， 改造后 N O 排放浓度可达到新限值要求 。 关键 词 烟气脱硝 ； S C R； 催化剂 中图分 类号 X 7 0 1 文献标 志码 B 文章编号 1 0 0 9 5 3 0 6 2 0 1 3 0 3 0 0 4 8 0 2 随着吉林省火 电机组总装机容量 的快速增长 ， 减少污染物排放 、 保护大气环境 已成为制约火力发 电厂生存与发展的重要 因素之一 。白山热电有限责 任公司2 3 0 0 Mw 热电联产机组 ， 采用石灰石一石 膏湿法脱硫 ， 原设计机组无脱硝装置 ， 锅炉最大蒸发 量 B MC R 工况下省煤器出 口烟气 中 NO 质量浓 度达到 6 0 0 mg ／ m。 ， 烟气量9 9 5 4 3 6 m。 ／ h ， 出口烟气 中 NO 排放浓度将无法满足 GB 1 3 2 2 3 2 O l 1 火 电厂大气污染物排放标准 NO 排放 1 0 0 mg ／ m。 的 限值要求 ， 必须加装脱硝装置及进行相应设施改造 。 1 机组 现状及脱 硝工程 方案选 择 1 ． 1 机 组现状 白山热 电有 限责 任公 司 2 3 0 0 MW 机 组 已经 安装 了低氮燃烧器 ， 原设计的 NO 排放质量浓度为 4 0 0 mg ／ m。 ， 但 由于燃煤挥发分含量约 2 0 ． 5 5 低 于 2 5 ％ ， 锅炉热风送粉系统的三次风为厌氧环境 及大氧量燃烧 ， 影响低氮燃烧器的效果 ， 实际排放质 量浓度为 6 0 0 mg ／ m。 ， 远高于新标准 1 0 0 mg ／ m。 的 限值 。 1 ． 2 脱 硝工 程方 案的确 定 1 ． 2 ． 1 低氮燃烧器改造 根据国内已采用低氮燃烧技术的火电机组的实 收稿 日期 2 0 1 3 - 0 5 1 3 作者简介 李 艳 1 9 7 4 一 ， 女， 工程师， 从事火电厂环保技术工作。 4 8 际运行情况， 目前 NO 排放质量浓度 已达到不大于 到 3 0 0 mg ／ m。的水 平 ， 但仍 高于 GB 1 3 2 2 3 --2 0 1 1 的限值要求 。 选 择 性 催 化 还原 S C R 烟气 脱 硝 技 术 即 在 3 o O ～4 2 0℃的烟气温度范围内喷人氨气作 为还原 剂， 在催化剂的作用下与烟气 中的 N 0 发生选择性 催化还原反应生成 N 和 H 0。S C R烟气脱硝技术 具有脱硝效率高 ， 技术成熟可靠， 应用广泛 ， 经济合 理， 适应性强， 适合于煤质多变 、 机组负荷变动频繁 以及对空气质量要求较敏感区域的燃煤机组。脱硝 效率一般可达 8 O ～9 0 ， 可将 N0 排放质量浓度 降至 1 0 0 mg ／ m。 以下 。 1 ． 2 ． 2 低氮燃烧S C R技术 低氮燃 烧S C R技术是 在改造低 氮燃 烧器 的 基础上 ， 在空气预器热后安装 S C R脱硝装置， 并采 用“ 高含尘布置方式” ， 催化剂层数按“ 2 1 ” 布置 。 氨 区综合考虑机组的需求 ， 设计成一个公用系统。 在燃 用 设 计 煤 种 、 锅 炉 B MC R 工 况 、 处 理 1 0 0 烟 气 量 的条件下 ， 脱硝效率不小于 8 0 9 ， 6 ， 反应器 出 口NO 排放质量浓度不大于 8 0 mg ／ m。 。 低氮燃 烧 器 S C R方 案与 S C R 改造 方 案相 比， 采用低氮燃烧器S C R改造方案 ， 平均每年可 节省运行费用 2 6 1 ． 7 8 万元 ， 约 8年可回收初始投资 费用 ， 且能稳定达标排放 。 因此本项 目选择低氮燃烧 改造S C R脱硝方案 。 2 0 1 3年 8月 第 4 1卷 第 4期 总第 2 2 7期 吉 林 电 力 J i l i n El e c t r i c P o we r Au g。 20 13 Vo 1 ． 4 1 No ． 4 S e r ． No ． 2 2 7 2 S C R技术 特点及还原剂选择 2 ． 1 技术特 点 S C R技术是 日前世界上主流的烟气脱硝工艺 ， 作为一种成熟的深度烟气 NO 后处理技术 ， 适用于 新建机组或在役机组改造 。但催化剂在与烟气接触 过程中， 受到气态化学物质毒害、 飞灰堵塞与磨损等 因素的影响 ， 其活性逐渐降低 ， 通常 3 ～4年增加或 更换一层催化 ， 废弃催化剂， 系统运行会增加锅炉烟 道系统阻力 9 O 0 ～1 2 0 0 P a ， 增加空气预热器人 口烟 气 中 S O。 浓度 ， 并残 留部分未反应 的逃逸 氨气 ， 两 者在空气预热器低温换热面上易发生化学反应生成 NH HS O ， 进而恶 化空气 预热器 冷端 的堵塞 和腐 蚀 ， 因此需要采取抗 NH HS O 堵塞的措施。 2 ． 2 还 原剂 选择 还原剂 的选择是影响 S C R脱 硝效率 的主要 因 素之一 。 还原剂应具有效率高、 价格低廉 、 安全可靠 、 存储方便 、 运行稳定、 设备 占地面积小等特点 。目前 常用 的还原剂有液氨 、 尿素和氨水 。 液氨 比尿素安全 性 略低 ， 但按照国家规范和当地环保部门要求 结合 本厂有氨源的条件和工程投资运行费用上的较大优 势， S C R脱硝还原剂采用液氨。其工艺流程为 液氨 储 罐输 出的液氨在蒸发器蒸发成氨气 ， 并将氨气加 热至常温后 ， 送到氨气缓冲罐备用。 缓冲罐的氨气经 调压阀减压后送入各机组的氨气／ 空气混合器 中， 与 来 自风机的空气充分混合后 ， 通过喷氨格栅 AI G 喷人烟气中， 与烟气混合后进入 S C R催化反应器进 行烟气脱硝。 3 S C R脱硝 系统整体 布置 S C R脱硝系统整体布置包括整体流程布置 、 氨 区、 脱硝区、 交通运输和管线综合布置等。 S C R脱硝 区域设置在现有锅炉尾部， 利用原有结构 ， 在其上方 设置支撑钢架 ， 所有新增 的设备均 布置在钢架上。 S C R脱硝系统包括氨储存制备系统、 还原剂供应 系 统、 氨气喷射系统、 烟道系统 、 S C R反应系统 含催 化剂 、 控制系统等。 系统主要设备包括烟道接 口、 烟 道、 膨胀 节、 氨气制 备与供应 、 氨 喷射器 、 导流与整 流、 反应器壳体 、 催化剂、 吹灰器、 稀释风机 、 在线分 析仪表及控制系统等部件 。 利用预留 1 3 5 0 m 场地作为氨区位置， 2台机 组脱硝共用 ， 并依据相关规范、 消防要求进行设计 ， 补充全厂的总平面布置图。 S C R脱硝反应器采用高灰布置 ， 从锅炉省煤器 出 口标高约 2 6 ． 8 5 m 处引出烟气 ， 进入 S C R反应器 后再在标高约 1 7 ． 8 4 m 处重新返 回空气预热器入 口。根据锅炉厂房内设备布置紧凑 ， 空间小的特点 ， 脱硝钢框架柱采取直接安装在锅炉后风机房结构柱 上的布置方案 ， 脱硝布置图、 剖面图按照锅炉后风机 房结构柱网设计 ， 并充分考虑现有结构柱网对工艺 布置的影响。 4 脱 硝装 置主要参数 催化剂附加层投运前 N O 脱除率不小于 8 0 ， 氨的逃逸率不大于 3 mg ／ k g ， S O。 ／ s o。 转化率小于 1 ； 从脱硝系统入 口到出 口之间 以卖方供货范围 为界 的 系统压力损失 在性 能考核试验 时不大 于 9 3 0 P a 设计煤种 ， B MC R工况 ， 不考虑附加催化剂 层投运后增加阻力 ； 系统压力损失不大于1 0 9 5 P a 设计煤种 ， B MC R工况 ， 并考虑附加催化剂层投运 后增加 的阻力 。 化学寿命期内， 对于 S C R反应器内 的每一层催化剂 ， 压力损失增幅不超过 2 O 。 烟气经过导流、 混流和整流后 ， 在顶层催化剂人 口处， 分 布均 匀性 最 大偏 差 速度 为 平均 值 的 1 5 ； 温度为平 均值 的1 O C； 氨氮摩尔 比为平均 值 的5 o, 4； 烟气入 射催 化剂与垂直方 向的夹角 为 1 0 。 5 结论 白山热电有限公 司 2 3 0 0 MW 机组脱硝装置 采用低 氮燃烧 S C R脱 硝工艺 ， 适 合本厂 实际情 况、 应用广泛 、 技术成熟、 附加影 响小 、 装置结构简 单 、 脱除效率高、 运行可靠 。在不影响锅炉效率的前 提下 ， NO 排放浓度满足 GB 1 3 2 2 3 --2 0 1 1标准 限 值要求 。 N0 年排放量从 7 0 0 0 t 左右减至4 0 0 0 t 左 右， 排放 量减 少 4 0 左 右 。社会 效 益 、 经济 效 益 显著 。 编辑韩桂 春 49