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燃煤电厂烟气SCR脱硝成本分析与优化策略

北极星环保网来源:电力设备 付佩祺2018/11/21 9:30:36我要投稿
所属行业: 大气治理  关键词:SCR 脱硝技术 SCR脱硝

北极星环保网讯:现阶段,中国能源研究会节能减排中心根据当前环保形势,提出“工业锅炉节能减排治理污染系统解决方案”推广并使用洁净煤,尽快将社会散烧煤及低效小型燃煤工业锅炉改进成集中煤炭热电联供。该方案的提出,主要是为了控制燃煤电站锅炉N0x的排放量,避免对环境产生危害。选择性催化还原烟气脱硝技术作为控制燃煤电厂N0x的重要技术,对燃煤电厂的发展起着决定性的作用,因此,探究、分析SCR脱硝技术相当有必要。

1引言

随着经济的迅速发展对环保问题也越来越重视,所以,加大燃煤锅炉N0x脱除控制是主要问题。以我国现有脱硝机组的SCR脱硝成本作为研究的对象,对烟气SCR脱硝成本的组成及影响因素通过实践和探索,分析出几点关于降低烟气SCR脱硝成本的具体策略,根据实现对该装置的优化政策为我国环保事业做出具大的贡献。

2研究方法

SCR脱硝成本包括运行成本和检修维护成本以及财务成本。运行成本是SCR脱硝装置正常运行时的各项生产支出成本,由还原剂费用、电费、水费、蒸汽费、人工费等。检修维护成本是维持SCR脱硝系统正常运行的各项维护费用支出,是由催化剂更换费用、检修维护费用等组成。财务成本是由SCR脱硝装置建设和运行筹集资金时产生的贷款利息、增值税、固定资产折旧费和其他财务费用等。本次共调研了48台机组的烟气SCR脱硝系统,从中能够有效地反映烟气SCR脱硝系统的运行水平。

3分析脱硫成本的组成及影响因素

3.1机组类型的影响

供热煤耗占比例与脱硝成本的关系如图1所示。本文研究的SCR脱硝机组分为供热机组和纯凝机组,从图1中能够看出供热煤耗与总煤耗比例越高,脱硝的运行成本就会增加。纯凝机组脱硝平均成本为1.411分/kW-h;供热煤耗占总煤耗5%时,脱硝平均成本为1.69分/kW-h;供热煤耗占总煤耗的20%时脱硝平均成本增加到2.04分/kW-h;供热煤耗占总煤耗为33.3%时,脱硝成本达2.53分/kW-h。供热机组脱硝平均成本偏高的原因是各种脱硝成本的计算都未将机组供热部分发生的脱硝成本折算到电价中。

QQ截图20181121092958.jpg

3.2机组容量的影响

机组容量与脱硝成本的关系如图2所示。从图2表明,装机容量为1000MW级的SCR脱硝平均成本为1.09分/kW-h;600MW级SCR脱硝平均成本为1.32分/kW-h;300MW级SCR脱硝平均成本为1.76分/kW-h;200MW级SCR脱硝平均成本为2.53分kW-h。随着装机容量的增大SCR脱硝平均成本逐渐下降,即实际脱硝成本和脱硝装机容量呈反向关系。

3.3脱硝效率的影响

脱硝效率与脱硝成本的影响关系如图3所示。从图3表明,不同脱硝效率的脱硝运行成本不同,脱硝效率从71%增加到80%时,脱硝平均成本从1.21分/kW-h;增加到1.79分/kW-h脱硝成本随着脱硝效率的变化而增加,主要因为脱硝效率的变化会增加脱硝的运行和检修与维护成本,因此增加了脱硝的成本。此外,脱硝效率的增加SCR脱硝所需还原剂单位用量也不断提升,即增加了SCR脱硝成本。

QQ截图20181121093004.jpg

3.4入口N0x浓度的影响

脱硝装置入口N0x浓度对脱硝成本有一定影响,从图4中SCR入口N0x质量浓度超过600mg/m3的机组,脱硝平均成本为1.82分/kW-h,浓度越高,脱硝成本越高,其中燃用无烟煤的W火焰锅炉,脱硝平均成本可达2.34分/kW-h;SCR入口N0x质量浓度低于600mg/m3的脱硝机组,脱硝的平均成本为1.38分/kW-h。SCR入口N0x浓度偏高的机组,脱硝成本偏高的主要原因是还原剂的消耗量不断增加,运行维护所需的成本也相应增加,同时,需要增加催化剂层数才能实现达标排放,增加的费用也大于N0x浓度较低的机组。

3.5还原剂类型的影响

机组利用小时均按5500h计.脱硝效率按设计效率来算.本次调研的所有机组中尿素SCR脱硝机组的脱硝平均成本为1.95分/(kW.h).液氨SCR脱硝机组的脱硝平均成本为1.545Y/(kW.h)。尿素SCR机组的脱硝成本偏高的主要原因是尿素分解系统用电或燃油成本增加.同时尿素SCR脱硝机组还原剂的单位用量明显大于液氨SCR脱硝机组还原剂的单位用量.从而导致脱硝成本明显偏高。

3.6脱硝系统厂用电率的影响

随着脱硝厂用电率的增加烟气SCR脱硝的成本不断增加.脱硝厂用电量主要根据引风机电流增加及公用系统电耗测算。同时由于长期投运的脱硝系统.为达到不同负荷下的脱硝效率要求.氨的过量喷人也使空气预热器堵塞更为严重.引起烟气系统阻力进一步增加.导致引风机电流明显加大.最终导致脱硝厂用电率增加。

4优化烟气SCR脱硝系统的策略

4.1SCR脱硝系统的优化

对国内电厂烟气SCR脱硝成本的影响因素和构成的分析,对SCR脱硝系统成本分布有了了解。目前SCR脱硝系统在节能方面也存在一些问题,在保证装置脱硝效果和减少装置的运行成本时,提高脱硝装置的可用率的同时提出降低SCR脱硝成本的优化措施。

4.2还原剂秏量优化

因为还原剂的费用比脱硝运行成本的费用要高,通过减少还原剂的消耗量能够有效降低脱硝运行成本。SCR脱硝装置还原剂大多为液氨,在烟气脱硝装置中,氨的扩散和氨与Knox的混合和分布效果是影响烟气脱硝效率的主要原因。

4.3吹灰系统优化

SCR反应过程中会生成化合物NH4HSO4和(NH4)2SO4具有粘性的细小颗粒,引起催化剂表面钝化,即导致催化剂活性降低,这就需要吹灰系统来维持脱硝系统的稳定运行情况。根据SCR反应器内的烟气成分和催化剂的性质,目前,普遍运用的是声波和蒸汽2种吹灰器。

5结语

目前在燃煤电厂发展的过程中,安装SCR脱硝装置就会增加脱硝成本。本文对SCR脱硝成本的组成及影响因素进行分析,提出采用优化还原剂的耗量优化吹灰系统,优化催化剂来达到降低脱硝成本的目的来实现优化。另外,此方法的实施,对电厂N0x的排放进行科学治理,同时,还适应了能源与环境和谐和发展的需求。燃煤机组在安装SCR脱硝装置后,脱硝成本必然会增加火电企业的发电成本,根据相关政策引导电力企业积极治理N0x排放问题,为促进能源与环境的共同发展。为实现电厂企业的可持续发展战略做出更大贡献。

延伸阅读:

基于性能试验的SCR脱硝系统问题诊断及原因分析

SCR脱硝出口的高精度氨氮同时测量方案及对喷氨优化控制的意义

SCR脱硝系统分区控制式喷氨格栅的优化


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