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混合法脱硝工艺在燃煤机组超低排放中的应用

北极星环保网来源:科技创新与应用 路晓锋 等2019/11/19 9:37:35我要投稿
所属行业: 大气治理  关键词:脱硝工艺 脱硝技术 氨逃逸

北极星环保网讯:混合法脱硝工艺是结合了 SCR 技术高效、SNCR 技术投资省的特点而发展起来的一种新型的、成熟的工艺。通过伊敏电厂三期 2×600MW 机组 SNCR+SCR 混合法脱硝工艺方案的论述。首先对 SNCR 系统的供氨能力进行了摸底测试,结果发现 SNCR 系统能够产生足够的氨逃逸满足 SCR 系统的使用,但氨逃逸分布的均匀性较差。

然后根据测试的结果对 SCR 系统烟道进行了优化设计并安装了烟气混合器,改善了进入 SCR 反应器的氨逃逸分布均匀性。通过改造,成功的将 NOx从 260mg/m3降至 90mg/m3以下;并且通过进一步增加 SNCR 系统四区喷枪喷入的尿素溶液流量能够将 SCR 出口的 NOx降低至 50mg/m3以下。

1 概况

自从 SNCR 脱除 NOx工艺在上世纪 70 年代由美国人发明并申请了专利之后,这种技术就由于其具有较高的性价比而得到了广泛的应用。我国于 2007 年在江苏利港电厂引进了第一台 600MW 机组的 SNCR 脱硝装置。

近几年,随着我国环境污染的加剧和环保标准的日益提高,配备 SNCR 脱硝系统的锅炉数量也在持续增长。特别是 2014年发布的《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014-2020年)》,许多已进行 SCR 改造的 W 火焰锅炉,由于其初始NOx排放浓度较高,单纯靠加装一层催化剂已难以达到超低排放的要求。在这种情况下,使用 SNCR+SCR 混合法脱硝技术才是经济可行的超低排放技术路线。

伊敏电厂三期 2×600MW 机组在 2010 年建成投运时配套建设了 SNCR 脱硝系统来。使用尿素作为脱硝的还原剂,脱硝系统的设计效率为 35%(NOx从 260mg/m3降低至170mg/m3)。

SNCR 脱硝设备由大唐集团和美国 FuelTech,Inc. 提供,于 2011 年 7 月通过“168”试运行。经过西安热工院调试,后又经电厂技术人员一年多的调试,5、6 号炉NOx排放值为 170mg/m3,平均干尿素耗量每天约 17 吨。

西安热工院“千人计划”专家徐宏杰博士根据现场摸底试验,对现有设备提出了改进意见,通过对 6 号炉 40 多天消缺以及优化调试,以及对 5 号炉 20 多天调试,将 5、6 号炉NOx排放值控制在 150mg/m3,平均干尿素耗量每天约 9吨,如果按原排放目标值 170mg/m3运行,尿素耗量每天只需 4~5 吨,即每年为电厂节约近千万元运行成本。

随着国家环保标准的提高,要求这两台机组的 NOx排放要低于 100mg/m3。通过分析论证,计划采用 SNCR+SCR的技术路线来对这两台机组进行脱硝系统的升级改造,并可实现 50mg/m3的超低排放目标。

保留原来的 SNCR 装置,仅对省煤器和空预器之间尾部烟道进行改造,安装两层催化剂(1+1),使用 SNCR 系统产生的逃逸氨作为 SCR 反应的还原剂。本文对这两台机组 SNCR+SCR 脱硝改造情况进行介绍,并探讨了在混合法脱硝技术下达到超低排放要求的可行性。

2 脱硝系统介绍

伊敏电厂三期机组 SNCR 系统采用尿素作为还原剂,其 SNCR 系统包括尿素溶液制备储存系统、尿素溶液循环供给系统、尿素溶液计量稀释系统、尿素溶液分配喷射系统。

其中尿素溶液喷枪分四层布置:

第一层喷枪为伸缩式短喷枪,布置在炉膛折焰角下部区域,沿炉膛四周布置;第二层喷枪为固定式短喷枪,布置在炉膛折焰角区域,只布置在锅炉前墙;第三层喷枪为固定式短喷枪,布置在炉膛折焰角上部区域,只布置在锅炉前墙上;第四层喷枪为长枪,布置在炉膛折焰角上方区域,从锅炉左墙和右墙插入布置。

在添加 SCR 系统时,先将省煤器和空预器之间的水平和竖直烟道进行改造,在水平烟道上安装了烟气混合器,以减少或消除由 SNCR 系统产生逃逸氨在截面上的分布不均匀现象。然后将空预器进口竖直烟道进行改造,将反应器布置在竖直烟道上。整体脱硝系统示意图见图 1 所示。

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图 1 伊敏电厂 SNCR+SCR 脱硝系统示意图

相比于常见的 SNCR+SCR 混合法脱硝技术来说,伊敏电厂使用的混合法脱硝技术具有两个特点:

(1)SCR 脱硝反应的还原剂完全靠上游 SNCR 系统反应生成的逃逸氨,没有在锅炉尾部烟道温度较低的位置安装补氨喷枪;

(2)SCR 反应器直接安装锅炉省煤器和空预器之间的烟道上。

因此伊敏电厂的混合法脱硝技术改造具有改造施工难度低、投资成本少的优点;但同时这两个特点对于混合法脱硝技术本身有比较大的挑战。其一,SNCR 系统喷枪都布置在烟气温度为 850~1050℃的炉膛位置。此温度范围下,能否获得足够的氨逃逸是保证下游 SCR 脱硝效率的关键因素之一;其二,由于没有安装补氨喷枪或喷氨格栅,SNCR系统产生的逃逸氨在 SCR 反应器入口截面上的分布是否均匀也是保证 SCR 脱硝效率的关键因素之一。

延伸阅读:

烟气脱硝工艺安全性简述

SNCR-SCR联合脱硝工艺的工程应用

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