火电厂烟气NOx控制技术分析及脱硝技术比较.pdf

2 0 1 1年 1 2月 第 3 9卷 第 6 期 总第 2 1 7 期 吉 林 电 力 J i l i n El e c t r i c P o we r ’ De c ． 2 01 1 Vo 1 ． 3 9 No ． 6 S e r ． No ． 2 1 7 火 电厂烟气 NOz 控制技术分析及脱硝技术 比较 Ana l y s i s on NO Co n t r ol Te c hn o l o gy a nd Co mp a r i s o n wi t h De n i t r i f i c a t i on f o r Ga s i n Co a l f i r e d Po we r Pl a nt s 丁惠敏 ， 段静。 1 ．吉林省 电力有 限公 司电力科 学研 究 院 ， 长春 1 3 0 0 2 1 ； 2 ．吉林 油 田热 电厂 ， 吉林 松 原 1 3 8 0 0 0 摘要 针对 目前火 力发 电厂氮 氧化物 NO 排 放量上升 ， 已成为大气 主要污染源 ， 酸雨污染 已由硫酸型 向硫酸 、 硝 酸混合型转 变的现状 ， 介绍 了 NO 控制标准 、 排放预测 及吉林省火 电机 组 N O 排放现状 ， 对低 N O 燃烧器 、 烟气 脱硝等降低 NO 技术措施进行了论述， 并对其进行技术经济比较，提出了燃煤电厂 NO 控制因地 、 因煤 、 因炉制 宜 ， 首选 低氮燃烧技术 的建议 。 关键词 氮氧化物 ； 烟气 ； 脱硝 ； 技术措施 中图分类号 X 5 1 1 文献标 志码 B 文章编号 1 0 0 9 5 3 0 6 2 0 1 1 0 6 - 0 0 3 7 0 2 为防治火 电厂氮氧化物 NO 排放 造成 的污 染 ， 改善大气环境质量 ， 促进火 电行业可持续发展 ， 2 0 1 1年 7月 颁 布 、 2 0 1 2年 1月 1日起 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 将 现有机组 2 0 1 4年 7月 1日以后 NO 质量浓度排放 限值控制在 1 0 0 mg ／ m。 以下 ， 在设计 、 生产 发电锅 炉时 ， 要求 配置高效的低氮燃烧装置 ， 以保证新建 、 改建、 扩建的燃煤电厂具 有 NO 防治能力 ， 对 于在 役燃煤机组 NO 排放浓度不达标或不满足总量控 制要求的电厂 ， 要求进行低氮燃烧技术改造。 1 氮氧化物控制标准 、 预测及 吉林 排放现状 1 ． 1 氮氧 化物 控 制标 准及预 测 GB 1 3 2 2 3 -- 2 0 1 1对新 电厂 规 定 了严 格 的 NO 排放限值要求 ， 对现有 火电厂设置了两年半 的达标 排放过渡期 ， 给企业一定时间进行机组改造。 新标准 中 NO 的排放 限值 1 0 0 mg ／ m。 接近或达 到发达 国家和地区的要求 。 火电厂必须实施脱硝技术改造 ， 使 NO 的排放浓度达到新排放标准要求。 按 照 GB 1 3 2 2 3 --2 0 1 1排 放限值要求 ， 吉林 省 将现有机组 NO 排放限值控制在 1 0 0 mg ／ m。 以下， 到 2 0 1 4年 7月 1日， 现役机 组全部实施脱硝 改造 后 ， NO 排放量按削减 7 O 计算 ， 新增火电机组产 生的 NO 排放量按削减 8 O 计算 ， 火 电厂 N O 排 放量将在 2 0 1 0年的基础上削减 5 O 以上。 1 ． 2 吉 林 省火 电机组 N O 排 放现 状 吉林 省 现役 火 电厂 机 组 NO 排放 质 量 浓 度 目 前 在 3 0 0 ～ 1 0 0 0 mg ／ m。 之 间 ， NO 排放 质 量 浓 度 超过 4 0 0 mg ／ m。 的机组占 8 O 以上 。 2 0 1 0年末 ， 投 入 运行 的 2 0 0 MW 及 以上 机组 容 量 已达 到 1 1 0 Mw ， 预计 到 2 0 1 5 年 ， 2 0 0 MW 及 以上火 电装 机 容量将达到 1 ． 6 1 0 MW ， 按照 目前 NO 的排放控 制水平 ， 到 2 0 1 5年， 火电厂 NO 的排放量将在现在 的基础 上增 加 5 0 。 截至 2 0 1 0年底 ， 吉林省 已有 3 家电厂的 5台装 机总容量为 1 6 5 0 Mw 的机组配套安装了脱硝装 置 ， 见表 1 ， 其中 S C R为选择性催化还原 ； 通过环评 的已建、 在建 的装机总容量 3 9 2 0 Mw 机组设计 了 脱硝装置 ， 见表 2 。由于脱硝装置运行增加发 电成 本 ， 且“ 十一五” 期间对 NO 的排放总量没有要求， 因此 上 述 3个 电厂 的脱 硝 装 置 都 没 有 投 入 连 续 运 行 。 2 几种脱 硝技术的经济 比较 降低 NO 排放主要有 2种措施。 一是控制燃烧 过 程 中NO 的生成 ； 二是对生成 的NO 进行处理 ， 收稿 日期 2 0 1 1 - 0 8 3 1 作者 简介 丁惠敏 1 9 6 2 一 ， 女 ， 高级 工程 师， 从事 电力环保技 术监督 工作。 3 7 2 0 1 1年 1 2月 第 3 9卷 第 6 期 总第 2 1 7期 吉 林 电 力 J i l i n El e c t r i c P o we r De c ． 2 0 11 Vo 1 ． 3 9 No ． 6 S e r ． No ． 2 1 7 表 1 吉林省已建火 电项 目安装脱硝装置统计 表 2 吉林省新建 、 在 建火电项 目安装脱硝装 置统计 电厂名称 机组 容量 ／ MW 脱硝方法 即烟气脱硝技术 。低 NO 燃烧技术控制措施有 空 气 分 级燃 烧 、 燃 料分 级 燃烧 、 烟气 再循 环 、 低 氮 氧 化 物燃烧器； 降低煤粉燃烧过量空气系数和氧气浓度 ， 使煤粉在缺氧条件下燃烧 ； 降低燃烧温度， 防止产生 局部高温区； 缩短烟气在高温 区的停留时间。烟气 脱硝技术有气相反应法、 液体吸收法、 吸附法、 液膜 法、 微生物法等几类。 在众多烟气处理技术 中， 液体吸收法的脱硝效 率低 ， 净化效果差 ； 吸附法虽然脱硝效率高， 但 吸附 量小 ， 设备 过 于庞大 ， 再生 频繁 ， 应用 也不 广泛 ； 液膜 法和微生物法是两个新型技术 ， 还有待发展； 脉冲电 晕法可 以同时脱硫脱硝 ， 但如何实现高压脉冲电源 的大功率、 窄脉冲、 长寿命等问题还需要解决； 电子 束 法技 术能耗 高 ， 并 且有 待实 际工程 应用 检验 ； 选择 性非催化还原 S NC R 技术氨的逃逸 率高， 影 响锅 炉运行的稳定性和安全性等问题。 目前烟气脱硝最 为成熟的技术为 S C R和S NC R技术， 而脱硝效率高 的是 S C R技 术 。 a ． S C R技术 ， 用氨 NH。 作为还原剂， 在催化剂 的存在下 ， 将烟气 中的 N O 还原成 N ， 脱硝率可以 达 到 9 0 以 上 ， 根 据所 采 用 的催 化 剂 不 同 ， 其 适 应 的反应 温度 范 围也不 同 ， 一 般为 3 O 0 ～ 3 4 0 C。 b ． S NC R技术， 亦称喷氨法 ， 在不采用催化剂 的 条件下， 将氨作为还原剂还原 NO 的反应只能在 9 5 ～ 1 1 0 0 C这一温度范围内进行 ， 因此， 需将氨气喷 射注入炉膛 出口区域相应温度范围内的烟气中， 将 NO 还原为 N 和 H。 ， 也称为高温无催化还原法 或炉膛喷氨脱硝法 。 C ． S N C R S C R技术 ， 即选择性非催化还原与选 3 8 择性催化还原联合技术 ， 是种有前景的烟气脱硝技 术 ， 但牵涉 的系统更多， 对技术的要求更高。 在这些脱硝技术 中， S NC R技术的主要优点是 投资及运行费用低 ， 缺点是对温度依赖性强 ， 脱硝率 只有 3 0 ～5 0 ， 氨的逃逸量大。实际工程中应用 最多的是 S C R技术 ， 其脱硝率可以达到 9 0 9 ／ 6 以上。 烟气脱硝技术经济 比较见表 3 。 表 3 烟气脱硝技术经济 较 3 结论 及建议 a ． 进行脱硝技术研发和投资决策时， 应对脱硝 技术的技术做经济分析， 并就排污费及贷款政策对 脱硝费用的影响做 出定量分析 ， 使烟气脱硝装置 的 投 资合 理。新建、 改 建、 扩 建 的燃 煤机组 ， 宜选 用 S C R 技 术 ； 6 0 0 MW 及 以下 机组 ， 也 可 选 用 S NC R S C R技术 ， 燃 用无烟煤或贫煤且投运时 间不足 2 O 年 的在 役机 组 ， 宜 选用 S C R或 S NC R S C R 技术 ， 燃 用 烟煤 或褐 煤且投 运 时间不 足 2 0年的在 役机组 ， 宜 选用 S NC R或其他烟气脱硝技术。 b ． 合理使用燃料与污染控制技术相结合、 燃烧 控制技术和烟气脱硝技术相结合 的综合 防治措施 。 因地、 因煤、 因炉制宜 ， 依据技术上成熟、 经济上合理 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。 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控制要求时， 应建 设烟气 脱 硝设施 。有脱 硝装 置建设 空 间的火 电 厂 ， 优先考虑采用 S C R技术 ； 有脱硝装置建设空间 但资金紧张的火电厂 ， 可采用 S NC R S C R联合脱硝 技术 ； 没 有脱 硝装置 建设 空间火 电厂 ， 可 采用 S NC R 技术 。 C ． 排放 限值为 2 0 0 mg ／ m。 时， 高效低氮燃烧器 S C R适用于燃用所有煤种 的火电锅炉， 在 国内已 经有近 2 0 0台套装置运行， 技术比较成熟 ； 高效低氮 燃 烧器 S N C R适 用 于燃用 烟煤、 褐 煤等 的火 电 锅炉 。 编辑韩桂 春