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调研的机组在环保设施的前期设计、设备配置、日常运维中还存在诸多问题,例如:大部分CEMS仪器检测原理为红外法,检测精度不够, 同时不具备NO2检测功能等;已加装SCR脱硝系统的电厂脱硝效率偏低,一般在50%左右,还存在较大优化空间等。此外在2010年前投产的大部分电厂余热锅炉中未预留加装SCR脱硝系统的空间。
2 燃气电厂NOx减排技术现状
燃气电厂采用天然气为燃料,NOx是主要污染物。按照控制位置不同,可将排放控制技术分为以下3类:燃气轮机本体控制技术、余热锅炉SCR控制技术[6]和外部因素控制技术。燃气机组排放控制技术路线如图2所示。
2.1 燃气轮机本体控制技术
目前,国内外燃气轮机NOx减排技术多样,有燃烧室注水/注蒸汽技术、干式低氮燃烧技术、催化燃烧技术等[7],目前主流技术为干式低氮燃烧技术。针对燃气轮机干式低氮燃烧的降氮技术路线主要有3种:机组燃烧调整、燃烧器部分功能优化以及对现有燃气轮机燃烧器升级改造。目前以上技术主要由主机厂家掌握,下面以某主机厂家9F级燃气轮机的NOx减排技术路线为例进行对比,如表4所示。
综上所述,主机厂商通过以上3种技术路线可以不同程度地降低燃气轮机出口NOx排放浓度,但进一步降低的潜力有限,会影响机组效率和燃烧稳定性,且改造难度大、成本高(单台改造成本最大将接近亿元)。
2.2 余热锅炉SCR控制技术及存在问题
SCR脱硝技术的原理是通过向余热锅炉烟道中喷入还原剂,将烟气中的NOx转化为氮气和水。常规设计中,还原剂常采用液态无水氨、氨水或尿素。
SCR脱硝技术已成熟应用于燃煤机组,燃气电厂应用较少,北京地区燃气机组为达到更严格的排放标准,均加装了SCR脱硝系统,其他地区个别机组也加装了SCR脱硝系统。相比燃煤机组,燃气机组加装SCR脱硝系统初投资较低,一般为1 500~2 000万元/台。目前,已投运的燃气机组SCR脱硝系统可以在全负荷工况实现更低的NOx排放,但由于缺少相关技术规范和经验积累,在设计及运营中还存在以下问题。
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