W火焰锅炉脱硝超低排放技术与经济分析

2.2运行稳定性

LNB脱硝技术是于源头控制NOx的生成，其主要是通过燃料的分级给入控制NOx的生成，即燃烧分为氧化还原、主还原和燃尽3个区，这3个区的合理分布可有效降低NOx生成量，但如设置不当可能带来锅炉燃尽不充分，主蒸汽温度波动，减温水量增加，影响锅炉的安全稳定运行。

SNCR脱硝效率主要取决于还原剂进入炉膛的温度窗口和与烟气的混合程度。如还原剂进入炉膛温度偏高的位置可能导致还原剂进一步被氧化，使NOx浓度不降反升；如温度过低，还原剂不能充分热解为活性基团与NOx发生反应，进而导致还原剂逃逸量增大。同时如喷入的还原剂不能与烟气进行充分混合，也直接导致还原剂的浪费。

SCR脱硝效率主要取决于催化剂的活性与反应温度。催化剂的活性主要取决于催化剂制造厂家催化剂的配方，同时催化剂活性的变化受机组运行影响，如高灰烟气可能导致催化剂活性衰减较为明显。SCR反应温度大于420℃可能导致烟气中的部分物质溶解在催化剂微孔中并凝结，使催化剂活性降低；如温度过低，催化剂的活性降低，导致脱硝效率下降。

2.3负荷适用性

LNB在机组安全稳定运行的条件下一般可以全负荷工况不同程度抑制NOx的生成。

SNCR和SCR脱硝技术受机组负荷影响较大，当机组负荷变化时，炉膛区域温度分布发生变化，原设计喷入温度区间上移或下降，导致SNCR不能最大限度发挥脱硝效率，因此一般设计SNCR时采用多层布置，满足不同负荷条件下SNCR脱硝效率的要求，同时对机组效率影响较小；随机组负荷降低，省煤器出口烟气温度降低，可能导致烟气温度低于原SCR设计最低喷氨温度，此时脱硝系统需要停止喷氨，即脱硝系统退出运行。

3改造的技术分析

2015年12月，国务院常务会议决定，在2020年之前对燃煤电厂全面实施超低排放和节能改造，本文主要针对西南某电厂4台300MW燃煤发电“W”火焰锅炉机组实现NOx超低排放脱硝工程进行分析，目前该电厂采用LNB和SCR脱硝技术。SCR入口NOx约为600mg/m3，NOx排放浓度约150mg/m3。该电厂NOx如要实现超低排放必须满足不大于50mg/m3排放要求，脱硝系统必须进行脱硝提效改造。

脱硝工程基本设计参数见表1。

表1设计参数

目前该电厂运行中SCR采用液氨作为还原剂，本期改造中拟采用的SNCR工艺可采用氨水和尿素作为还原剂，目前未见在火力发电厂直接使用液氨制取氨水的工程报道，考虑脱硝效率，还原剂运输成本等，本工程采用尿素为还原剂，在原液氨储罐区域附近新建一套尿素溶液制备系统，供4台机组SNCR脱硝使用。

方案一为加装催化剂实现原有催化剂+新增催化剂的整体使用寿命为24000h的方案；方案二为实现将单层最大催化剂量作为备用层催化剂添加量，在此基础上核算整体化学寿命，可确保催化剂使用寿命17000h；方案三为在投运初期直接按照超低排放要求加装催化剂，新加与现有催化剂可以确保催化剂使用寿命为14000h。即不同催化剂加装量直接影响工程的投资费用和工程折旧费用，但催化剂的使用寿命不尽相同。

锅炉脱硝提效经济指标见表2。

注：（1）目前NOx排放浓度远低于850mg/m3是因为炉膛卫燃带脱落，炉膛温度降低，飞灰含碳量升高，因此拟进行增设炉膛卫燃带设置，但出口NOx不大于850mg/m3；（2）脱硝提效中采用LNB+SNCR+SCR工艺，即LNB出口NOx浓度为850mg/m3，SNCR出口按照600mg/m3（SNCR脱硝效率按照30%计列）；（3）脱硝采用加装不同催化剂体积满足NOx不大于50mg/m3的要求。

表2脱硝经济比较

注：尿素单价按照2500元/t，液氨单价按照4000元/t计列。

根据表2，本次脱硝提效改造不同方案NOx浓度均为850mg/m3降低至50mg/m3，因此不同方案之间还原剂耗量相当，但不同方案之间催化剂加装量不同，因此催化剂更换费用不同。

由表2可知，不同催化剂轮换方式不同，投资不尽相同，同时现有脱硝反应器的加固方式不同，但本费用土建加固部分按照最大新增载荷加固。

方案一、二在满足NOx排放的条件下，在机组检修期间需要定期开展催化剂性能检测，以确保NOx满足排放要求，同时方案一催化剂按照最大催化剂加装，系统阻力大于方案二和方案三；方案二每次更换催化剂量体积不尽相同，可能需要重复进行反应器载荷核算，影响机组停机检修再次起机，直接影响机组的经济效益。如采用方案三虽需定期开展催化剂活性检测，催化剂载荷小于方案一，同时催化剂更换高度一致，可以降低方案二中SCR反应器载荷每次更换不尽相同的问题。

4结论

根据3种方案的技术经济比较，3种催化剂的轮换方式均可满足电厂NOx排放浓度要求，但3种催化剂轮换方式各有优缺点。

（1）采用LNB+SNCR+SCR脱硝工艺可以发挥各自脱硝优点，使“W”火焰锅炉满足超低排放要求。

（2）不同催化剂加装方式直接影响机组催化剂体积和启停机时间，进而直接影响机组的经济效益。

（3）“W”火焰锅炉中在LNB+SCR脱硝的基础上增加SNCR脱硝工艺，可有效提高“W”火焰锅炉高NOx排放浓度条件下达标排放的稳定性与可靠性。

（4）LNB+SNCR+SCR脱硝系统复杂化，系统可靠性有所下降。

参考文献略

《中国电力》作者：王建峰，尤良洲，胡妲，信晓颖

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