选择性催化还原烟气脱硝技术在玉环电厂4_1000MW机组上的应用

择性催化还原烟气脱硝技术在玉环电厂4_1000MW机组上的应用

2009年6月　　　　　　　　　　　电　力　环　境　保　护　　　　　　　　　　　第25卷　第3

期

选择性催化还原烟气脱硝技术

在玉环电厂4×1000MW机组上的应用

ApplicationofSelectiveCatalyticReductionfluegasdenitrifactiontechnology

on4×1000MWunitsinYuhuanPowerPlant

于洪,刘慷

(北京国电龙源环保工程有限公司,北京　100052)

摘要:以华能玉环电厂4×1000MW机组增设烟气选择性催化还原法(SCR)脱硝装置的技术改造为例,简要介绍了玉环电厂原机组增加SCR脱硝系统的工艺构成和流程特点、设计参数、总体布置,并对该工程中相关设备的改造进行了描述,为我国大型燃煤机组的脱硝改造工程提供参考。关键词:烟气脱硝;选择性催化还原;应用

Abstract:BasedontheapplicationofSelectiveCatalyticReduction(SCR)fluegasdenitrificationtechnologyon4×1000MWunitsinYuhuanPowerPlant,thetechnicalsystemstructure,processfeatures,designingdata,e2quipmentlayoutoftheSelectedCatalyticReductionfluegasdenitriationsystemoforiginalinYuhuanPow2erPlantarebrieflyintroducedandtheretrofitmethodofequipmentsdescribebevaluablerefer2enceforfluegasdenitificationretrofitoflargesizecoalfiredershina.Keywords:fluegasdenitration;SelectedCatalyticRetio中图分类号:X701.7　　　　　B-(2009)03-001-03

NOx我国NOx,电力,因此,火力发电厂是NOx主要排放源之一。

为控制燃煤电厂NOx的排放,国家颁布了《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2003),规定了不同时段的火电厂所执行的NOx最高允许排放标准。我国于2004年7月开始对NOx排放征收0.60元/kg的排污费,使得越来越多的电厂采取或计划采取降低NOx排放的措施,以达到日趋严格的国家排放标准,同时减少NOx排污费。

降低NOx排放主要有两种措施:一是使用低氮燃烧器来控制燃烧过程中NOx的生成。低NOx燃烧器的主要原理为通过改变燃烧器的风煤比例,形成两种不同的燃烧工况:富燃料燃烧和富氧燃烧。这样可以产生更长而温度又较低的火焰,既降低了燃烧温度,抑制了热力型NOx的生成,又能在富燃料燃烧区形成还原气氛,从而降低燃料型NOx排放量。低NOx燃烧器主要有:阶段型低NOx燃烧器;

[2]

[1]

浓淡偏差型低NOx燃烧器;烟气再循环低NOx燃烧器;多次分级混合型燃料分级低NOx燃烧器;大速差射流型双通道自稳式燃烧器等。低NOx燃烧器能够减少40%～60%的氮氧化物排放量。二是烟气脱硝技术。主要方法为选择性催化还原(SCR)和选择性非催化还原(SNCR)工艺。选择性催化还原是目前国际上应用最为广泛的脱硝技术,日本、欧洲、美国等国家和地区的大多数电厂基本都应用该技术。与其他技术相比,SCR脱硝技术没有副产物,不形成二次污染,装置结构简单,技术成熟,脱硝效率高,运行可靠,便于维护,是工程上应用最多的烟气脱硝技术,系统的脱硝效率可达90%

[3-8]

。

1　SCR脱硝工艺流程及设计参数

1.1　工艺流程

华能玉环电厂4×1000MW超超临界燃煤机组,分别于2006年、2007年投运,锅炉为超超临界直流炉、一次再热、平衡通风、固态排渣、全钢构架、全悬吊Ⅱ型结构。玉环电厂SCR脱硝工程要求在

基金项目:国家高技术研究发展计划项目(863项目,2007AA05Z309);中国华能集团公司科技项目(HNKJ07-G03)

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设计煤种及校核煤种、锅炉BMCR、处理100%烟气量条件下,脱硝效率不低于80%。SCR脱硝工艺采用高尘布置方式,即SCR反应器布置在省煤器和空预器之间、一次风机的上方。这种布置方式的优点是烟气温度满足催化剂反应要求1.2　设计参数

[2]

的设备和烟道,同时还要考虑对钢结构的加固和

SCR反应器积灰的荷载。SCR反应器及其进、出口烟道生根在SCR反应器支架上,该支架是利用原一、二次风机房上方的烟道支架柱网及预留的荷载,整体布置既要满足底部柱网布置和荷载要求,又要考虑反应器截面的长宽比例,保证烟气流场均匀,同时,反应器和烟道的布置要便于检修维护。2.1.2　烟道烟道的阻力损失是造成引风机压头增大的主要原因之一。在计算烟道阻力时应注意:

(1)在计算省煤器出口至SCR反应器入口之间的烟道强度时,烟道承受的压力基本与锅炉炉膛压力一致。

(2)在计算SCR反应器出口至空预器入口之间烟道阻力时,应考虑增加空预器阻力,设计时应将烟道压力的设计值提高1000～1500Pa。

(3)反应器钢架处,以根据计算结果来调整,21.3　SCR反应器

SCR反应器布置在锅炉省煤器和空预器之间。反应器采用固定床通道型式,烟气竖直向下流动,反应器入口及出口段均设导流板。反应器内部的加强板、支架设计成不易积灰的型式,同时考虑热膨胀的补偿措施。本工程设计为每台锅炉配2个SCR反应器,反应器截面积为15m×14m。2

.1.4　涡流混合器氨气喷射混合系统采用了专利技术———“涡流式混合器”,其工作原理是利用了空气动力学中的驻涡理论。在烟道内部适当位置布设扰流板,并在其背向烟气流动方向的适当位置安装氨气喷嘴,当烟气流动通过扰流板时,就会在扰流板的背面形成涡流区,这个涡流区在空气动力学上称为“驻涡区”。稀释后的氨气通过管道喷射到驻涡区内,在涡流的强制作用下充分混合,达到催化剂入口混合度均匀的技术要求。

目前,涡流混合器已被大量的工程实践所验证,实际使用效果很好。首先,氨气喷管的口径较大(DN200),喷管耐磨且不会造成堵灰;其次,涡流混合器结构简单,扰流板倾斜布置,不会形成局部积灰,运行安全可靠。涡流混合器工作原理见图1。

。

玉环电厂4×1000MW超超临界机组烟气脱硝系统的主要设计参数及性能如表1(本文烟气量均为标准状态值)。

表1　玉环电厂烟气脱硝工程主要技术参数

项　　目　　　

烟气脱硝方式　　煤种　　还原剂

每台炉SCR反应器数/个　　催化剂类型　　催化剂供应商　　催化剂体积/m3　　烟气流量/m h　　烟气温度/℃

O2(干基)/%H2O(湿基)SCR

3

-1

性能要求高尘布置SCR神府东胜煤尿素

2

蜂窝

Ceram

约800

36453569.5.1645010821414.590<0.0003

-3

入口

NOx(干基,2) m-3SO2(干基,6%O2)/mg m

-3

SO3(干基,6%O2)/mg m-3

烟尘/g m-3

NOx(干基,6%O2)/mg m-3

SCR

出口

NH3(干基,6%O2)/%SO2(干基,6%O2)/mg m

1071270.875080

SO3(干基,6%O2)/mg m-3

NH3/NOx

系统压力降(2层催化剂)/Pa　　脱硝效率/%

2　玉环电厂SCR脱硝系统的特点

2.1　反应系统2.1.1　钢结构

由于玉环电厂的烟气脱硝改造工程中涉及到现有基础和钢架结构的荷载变化,因此,我们在SCR反应器钢结构的设计中不仅要考虑避开该区域原有2

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2009年　　于洪等:选择性催化还原烟气脱硝技术在玉环电厂4×1000MW机组上的应用　　第3

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应器内的烟气流场分布,便于优化设计烟道及AIG

系统,我们利用计算流体力学(CFD)模拟烟道及反应器内的流场,并按照电厂的烟道及反应器实际布置状况,依照1∶10的比例制作实物模型。通过模拟烟气流场分布,再经优化设计,以达到最优的烟气流场分布、氨/烟气混合性能及最低的压降。2.4　吹灰器

根据本工程灰的特性和处理规模,在SCR反应器内部、催化剂床层上端设置可伸缩耙式蒸汽吹灰系统,每个反应器的每层催化剂布置5只。蒸汽吹灰器所用蒸汽压力为1.0～1.6MPa,温度350℃,单只吹灰器蒸汽耗量5t/h,吹灰频率为每8h吹灰1次,吹灰时间约为20min。

图1　涡流混合器工作原理示意

2.1.5　SCR反应器旁路和灰斗

玉环电厂4×1000MW超超临界机组烟气脱硝

工程中采用了SCR反应器旁路,用来减少锅炉低负荷时的SCR催化剂损耗。设置旁路有利于设备检修,对原烟道布置的影响也不大。

SCR反应器中烟气流速适中(约5.0m/s),烟

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尘浓度也不高(仅14.5g/m),且反应器内每层催化剂均配置了5,,SCR2.2　玉环电厂烟气脱硝工程中采用的还原剂制备系统为尿素热解制氨系统。该系统由美国福泰科公司(FuelTech公司)提供,主要包括尿素储仓、干卸料、螺旋给料机、尿素溶解罐、尿素溶液给料泵、尿素溶液储罐、供液泵、计量和分配装置、背压控制阀、绝热分解室(内含喷射器、燃烧器)、稀释风机及控制装置等。FuelTech热解法的尿素溶液标准设计值是50%,而先进的热解室系统设计则采用60%的尿素溶液。与采用50%的尿素溶液相比,采用60%的尿素溶液可节省热解能耗20%左右。但是,60%的尿素溶液结晶温度较高,因而设计时需考虑全程保温,包括尿素溶液储罐和输送管道。

尿素热解制氨系统为每台锅炉提供1套热解炉和分配模块,尿素储存、溶解及其溶液储存、尿素溶液供给系统均按2列设置,并互为备用,提高了系统稳定性和灵活性,并降低了能源消耗,保证了系统运行的经济性。2.3　流场模拟和实物模型

在玉环电厂脱硝系统设计中,为了解烟道及反

3　结语

玉环电厂SCR烟气脱硝系统是中国华能集团机组配套脱,。华能玉,同时也为我公司熟悉和掌握大型电站烟气脱硝改造工程起到了推动作用,对电力环保的可持续发展,具有十分重要的战略意义。

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作者简介:于洪(19702),男,黑龙江哈尔滨人,高级项目经理,主要从事燃煤电厂烟气脱硫、脱硝工作。E-mail:yuh0531@

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