闡述了我國(guó)火力發(fā)電超低排放的現(xiàn)狀，概述了煙氣脫硝的必要性和緊迫性。介紹了我國(guó)煙氣脫硝的發(fā)展歷程，結(jié)合我廠實(shí)際論述了脫硝不同工藝類型及其優(yōu)缺點(diǎn)。分析探討了張家口發(fā)電廠1-7號(hào)機(jī)組脫硝超低排放的改造情況及其效果。對(duì)張家口發(fā)電廠脫硝直噴改造節(jié)能效果進(jìn)行了分析。
近些年我國(guó)加大了新能源發(fā)電的研發(fā)和建設(shè)力度，但火力發(fā)電在我國(guó)仍然占據(jù)并將長(zhǎng)期占據(jù)發(fā)電的主導(dǎo)地位。隨著我國(guó)空氣污染的加劇，作為污染的大戶，國(guó)家對(duì)火力發(fā)電企業(yè)施行了全世界最嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。氮氧化物作為空氣污染的主要污染物，我廠也在2012年逐步投入了脫硝系統(tǒng)，并在2015年啟動(dòng)了脫硝超低排放的改造，同步進(jìn)行了尿素直噴改造以降低機(jī)組的電耗，做到環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)效益的雙贏。
一、SCR脫硝技術(shù)
1.SCR脫硝工藝
由于爐內(nèi)低氮燃燒技術(shù)的局限性，使得NOx的排放不能達(dá)到國(guó)家對(duì)排放的要求，為了進(jìn)一步降低NOx的排放，必須對(duì)燃燒后的煙氣進(jìn)行脫硝處理。在眾多脫硝方法當(dāng)中，SCR脫硝工藝以其脫硝裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無副產(chǎn)品、運(yùn)行方便、可靠性高、脫硝效率高、一次投資相對(duì)較低等諸多優(yōu)點(diǎn)，在日本和歐美得到了廣泛的商業(yè)應(yīng)用。我廠也從2012年開始逐漸投用SCR脫硝系統(tǒng)，并且取得了不錯(cuò)的效果。
我廠脫硝采用NOx燃燒器改造+SCR脫硝設(shè)計(jì)方案。SCR裝置主要由煙氣系統(tǒng)，SCR催化反應(yīng)器，尿素?zé)峤饧鞍睔鈬娚湎到y(tǒng)，相應(yīng)的管道及維護(hù)平臺(tái)；氨氣輸送管道的連接等部分組成。脫硝還原劑為尿素，還原劑制備按采用尿素?zé)峤夥ㄖ苽浞桨冈O(shè)計(jì)。尿素?zé)峤庀到y(tǒng)按每臺(tái)爐配置設(shè)計(jì)。通過向反應(yīng)器內(nèi)噴入脫硝反應(yīng)劑氨氣，將NOx還原為氮?dú)?。由于此還原反應(yīng)對(duì)溫度較為敏感，故需加入催化劑，以滿足反應(yīng)的溫度要求，增強(qiáng)反應(yīng)活性。催化劑共三層，其中一層備用。
尿素制備熱解系統(tǒng)包括：尿素儲(chǔ)倉(cāng)、干卸料、螺旋給料機(jī)、尿素溶解罐、尿素溶液儲(chǔ)罐、溶液循環(huán)泵、供液泵、計(jì)量和分配裝置、背壓控制閥、絕熱分解室（內(nèi)含噴射器）、一次風(fēng)加熱系統(tǒng)等。帶噴射器組的熱解室的熱空氣來源為熱一次風(fēng)，并配備電加熱系統(tǒng)對(duì)熱一次風(fēng)進(jìn)行加熱升溫。
2.我廠運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)的SCR工藝優(yōu)缺點(diǎn)
SCR脫硝工藝在全球是最成熟，應(yīng)用最為廣泛的脫硝技術(shù)。以張電4號(hào)機(jī)組為例，投運(yùn)以來，脫硝系統(tǒng)及裝置可用率大于98%，SCR脫硝效率大于80%，氨的逃逸率小于2.5mg/m3（6%O2），SO2/SO3轉(zhuǎn)化率小于1%，SCR出口濃度小于90mg/Nm3，滿足低于100mg/Nm3的要求。
我廠運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，脫硝設(shè)備存在電能消耗較大的問題，除了引起吸風(fēng)機(jī)電流增大導(dǎo)致的吸風(fēng)機(jī)電耗增大外，脫硝設(shè)備也存在較大的電耗。4號(hào)機(jī)組脫硝廠用電率平均超過0.2%，電耗較大。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，按照每年機(jī)組安全運(yùn)行5500h計(jì)算，每年我廠為了運(yùn)行SCR系統(tǒng)損失1200-2000萬度電量，造成經(jīng)濟(jì)消耗400-700萬元。
二、脫硝超低排放改造
1.超低排放改造前脫硝現(xiàn)狀
2015年，我廠啟動(dòng)了機(jī)組超低排放改造，我廠脫硝采取的方案是啟用催化劑備用層，催化劑由原來的兩層變?yōu)槿龑?，并且提高還原劑噴射量的設(shè)計(jì)方案。因?yàn)橐岣哌€原計(jì)的噴射量，所以需要對(duì)尿素?zé)峤庀到y(tǒng)進(jìn)行改造。
2.改造方案
方案一：將尿素溶液直接噴射到鍋爐內(nèi)的高溫?zé)煔庵羞M(jìn)行分解制取氨氣；
方案二：在原有熱解爐系統(tǒng)上利用煙氣換熱器替代電加熱器進(jìn)行改造；
方案三就是在原有熱解爐系統(tǒng)基礎(chǔ)上將一次風(fēng)電加熱器進(jìn)行增容改造。
3.方案分析確定
以上三個(gè)方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，方案一為完全替代原尿素?zé)峤庀到y(tǒng)，原熱解系統(tǒng)電加熱器、熱解爐、熱風(fēng)管道系統(tǒng)、AIG設(shè)備可取消，改造費(fèi)用最高。方案二系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜，改造工程量大，投資費(fèi)用較方案三高。方案三系統(tǒng)簡(jiǎn)單，改造工程量小，投資相對(duì)較小。
方案一、二廠用電比較，方案一要小，長(zhǎng)期運(yùn)行優(yōu)勢(shì)明顯，符合電廠節(jié)能減排要求。方案一、二相對(duì)方案三節(jié)能優(yōu)勢(shì)更加明顯。并且，方案一已在大唐王灘電廠技能改造中應(yīng)用，取得了不錯(cuò)的效果，所以我廠除8號(hào)機(jī)組采用電加熱器增容改造方案外，其它1-7號(hào)機(jī)組均采用爐內(nèi)直噴方案代替原來尿素?zé)峤庀到y(tǒng)。
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