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根据国家环境保护部发布的《火电厂大气污染物排放标准(二次征求意见稿)》的要求,新建火电项目的氮氧化物排放限值为100mg/m³,新标准的实施对火电企业的发展会造成严峻的考验。本文主要介绍了1000MW机组SCR工艺的原理、流程、技术特点及相配套的氨站的安全运行管理。阐述了SCR工艺具有技术成熟、运行易于控制、安全可靠、脱硝率高等优点。就目前而言火电厂应用的选择性催化还原法(SCR)脱硝技术是脱硝效率最高,运行最为稳定的脱硝技术。
1、引言
某发电厂扩建工程2×1000MW机组,锅炉采用上海电气集团设计制造的超超监界塔式炉,脱硝设计处理100%烟气量、效率不小于80%,脱硝催化剂层数按2+1设置,采用高尘布置方式,还原剂采用液氨。催化剂采用江苏龙源催化剂公司引进的德国FBE公司技术生产的蜂窝式催化剂,FBE公司在欧洲的脱硝机组装机容量达到33743MW,投入运行的脱硝反应器已达到132台套。
2、脱硝原理
脱硝装置采用最广泛的高尘布置方式:SCR布置在锅炉省煤器和空气预热器之间。配套氨站输送的氨气喷入反应器中与315-400℃烟气中NOx发生催化反应,反应如下:
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O(1)
2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O(2)
6NO+4NH3→5N2+6H2O(3)
6NO2+8NH3→7N2+12H2O(4)
其实在煤粉燃烧过程中产生的氮氧化合物95%以上是NO,因此式(1)为主要反应,通过化学反应可以看出,脱硝反应产物为气态N2和水,随烟气排入大气,没有二次污染。
3、脱硝工艺流程及特点
3.1工艺流程
每台1000MW锅炉脱硝为双反应器,布置在锅炉空气预热器支架上方,在反应器前设置灰斗,不设旁路烟道,催化剂层数采用2+1布置方式。两台机组共用一套贮氨及输送系统。工艺流程图见图1。
图1某电厂1000MW扩建机组烟气脱硝工艺流程图
Fig.1ThefluegasDe-NOXprocessof1000MWunitsofonePowerPlant
运行过程中烟气从省煤器出来后分为两路进入A、B侧烟道,在每个烟道内布置一个反应器,反应器断面尺寸为15.62×13.04m,高约15m,反应器设计成烟气竖直向下流动与氨气混合,经气流均布装置后进入反应器,完成脱硝反应后进入空气预热器,经后续脱硫、除尘烟气净化处理后排入大气。SCR反应器应能承受运行温度420℃不少于5小时的考验,而不产生任何损坏。
3.2液氨储存与输送
液氨的供应由液氨槽车运送,利用液氨卸料压缩机将液氨输入储氨罐内,用液氨泵将储槽中的液氨输送到液氨蒸发槽内蒸发为浓氨气,经氨气缓冲槽控制一定的压力及其流量,然后与稀释空气在混合器中混合均匀后输送至反应器前,经过氨喷射系统喷入反应器。喷射系统包括涡流混合器,并经数模计算和模型试验,使氨气和烟气混合均匀,保证:NH3/NOx混合不均匀性<5%。氨气系统紧急排放的氨气则排入氨气稀释槽中,经水的吸收排入废水池,再经由废水泵送至废水处理厂处理。每台炉液氨的储氨罐容量,根据照锅炉BMCR工况设计,按每天运行20小时,连续运行10天的消耗量考虑。
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