1、1老电厂加装脱硝装置探讨【摘要】在原有预留脱硝装置的前提下加装脱硝装置是一个比较复杂的系统工程,涉及的各个专业需紧密配合(包括原有系统的改造以及施工的时间对锅炉停炉的影响等),以达成一致。介绍了老火力电厂加装脱硝装置的工艺流程,并对一些主要设备的布置要求及改造方式作了说明。老火力发电厂加装脱硝装置是必然趋势,会像烟气脱硫一样得到广泛推广。【关键词】老电厂 加装脱硝装置 改造方式 中图分类号： TM62 文献标识码： A 文章编号： 改革开放以来,我国电力事业蓬勃发展,2005 年我国发电装机容量已经突破 4.5 亿千瓦。在我国电源结构中。火电发电是主要发电方式,2005 年底火电装机容量比重达
2、到 70%以上，在今后相当长的时间内这一格局不会发生大的改变。2005 年发电用煤达 8 亿吨，折合标准煤 5.68 亿吨。在不考虑天然源的情况下，氮化物污染源通常可分为固定污染源和移动污染源，固定污染源主要包括电厂锅炉和工业锅炉等，移动污染源主要指城市机动车。 一、燃煤电厂烟气脱硝的法规与标准要求：2000- 04-29 修订通过的中华人民共和国大气污染防治法第三十条规定: 企业应当对燃料燃烧过程中产生的氮氧化物采取控制措施。根据我国法律规定，省级地方政府可以制定严于国家排放标准的排放限值，但一般仅有个别省级政2府制定严于国家的排放标准。如北京市 2002 年颁布的北京市锅炉污染物综合排放标
3、准DB11/1392002 规定：“火电厂燃煤锅炉自 2005-11-01，氮化物的排放限值为 250mg/m3”，大大严于国家标准，同时也说明北京市的燃煤电厂应在低燃烧控制原则的基础上，增加烟气脱硝装置。从以上法规与标准可知, 到目前为止，从国家层面上对燃煤电厂的氮化物控制主要是以低氮化物燃烧为控制原则，同时积极制定氮化物治理规划，开展烟气脱硝的试点工作。低氮化物燃烧控制原则也是最佳技术路线控制原则，广泛应用于发达国家初期对燃煤电厂氮化物的控制，以及后期作为烟气脱硝的前置控制。 SNCR 脱硝系统和 SCR 烟气脱硝技术 1、SNCR 脱硝系统：SNCR 脱硝系统主要包括尿素溶液配制、在线稀
4、释和喷射 3 部分。尿素溶液配制系统实现尿素储存、溶液配制和溶液储存的功能; 在线稀释系统根据锅炉运行情况、排放浓度以及氨逃逸情况, 将尿素溶液在线稀释成所需的浓度后送入炉前喷射系统; 喷射系统实现各喷射层的尿素溶液分配、雾化喷射和计量。SNCR 脱硝原理:SNCR 脱硝工艺实际上是把还原剂如氨气、尿素稀溶液等喷入炉膛温度为 8501100的区域,还原剂迅速热分解出 NH3 并与烟气中的进行反应生成和。该方法以炉膛为反应器,可通过对锅炉进行改造实现 SNCR 脱硝。在炉膛8501100的温度范围内,在无催化剂作用下,氨或尿素等氨基还原剂可选择性地还原烟气中的,基本上不与烟气中的反应,其主要反应
5、如下。以氨为还原剂的反应式为: 以尿素为还原剂的反应式为: 32、SCR 过程机理：SCR 的化学反应机理比较复杂, 主要是 在一定的温 度和催化剂的作用下，有选择地把烟气中 NO 的还原为 N2 ,同时生成水。催化的作用是降低分解反应的活化能, 使其反应温度降低至 150- 450 之间, 其反应可表示如下:4NO+ 4 + 4+6(1) NO+22+3(2) 6+87+12(3) 其中第一个反应是最主要的, 因为烟气中几乎是以 NO 的形式存在, 在没有催化剂的情况下, 这些反应只能在很窄的温度范围内(980左右)进行。通过选择合适的催化剂, 反应温度可以降低,并且可以扩展到适合电厂实际使
6、用的 290-430范围。在反应条件改变时,还可能发生以下反应: 4+32+6+ 1267.1KJ(4) 23+-1.9KJ(5) 4+ 54NO+6+907.3KJ(6)NH3 和在催化剂上的反应,即选择吸附在催化剂表面上的酸性中心位(B 酸及 L 酸)并得到活化,气相中的 NO 分子与其反应, 并消耗催化剂表面活性氧而生成和,气相中的氧通过催化剂内传递而更新表面氧从而完成催化循环。和在催化剂上的反应主要过程为:（1)通过气相扩散到催化剂表面；(2)由外表面向催化剂孔内扩散；(3)吸附在活性中心上；(4)从气相扩散到吸附态表面；(5)与反应生成和；(6)和通过微孔扩散到催化剂表面；(7)和扩
7、散到气相主体。反应式(1)、(2) 主要是在催化剂表面进行的，催化剂的外表面积和微孔特性很大程度上4决定了催化剂反应活性，上述 1- 7 个步骤中, 速度最慢的为控制步骤。 脱硝装置 烟道和反应器：考虑锅炉主体工程设计时，需预留烟气脱硝装置反应器布置的空间，这是比较关键的。锅炉最后一排钢架需进行结构调整，为脱硝系统的进出口烟道留出位置，加装 SCR 入口与出口烟道，一般 SCR 入口烟道处不考虑加装灰斗。需补充设置冲洗系统(蒸汽吹灰)，从锅炉系统解决汽源，补充汽源可与锅炉吹灰系统合用蒸汽源，锅炉吹灰器上已有汽源，且 SCR 的用汽是间歇用汽、汽量不大、和锅炉吹灰是错开运行的，无需考虑独立的气源
8、，如气源不能满足要求，可采用声波吹灰器。空气预热器改造：空预器改造是整个加装脱硝装置中比较关键的步骤，改造不好将影响整个脱硝的稳定运行。就空预器整体而言，加装脱硝对空预器的支撑几乎没什么影响，只需更换换热原件(需镀搪瓷)，吹灰器的改造按双介质吹灰器考虑(即高压水和蒸汽)，高压水的水源采用有压工业水直接进入高压水泵, 通过高压水泵来提供高压冲洗水。空气预热器转子等结构需作一些局部修改，空预器的改造不一定由原生产厂完成。 省煤器：有些电厂希望在低负荷时也运行脱硝。正常情况下，催化剂的运行温度在 320420，所以运行脱硝需在省煤器旁加装旁路。但是迄今为止，国内没有哪个项目实施过，全世界也很少采用这
9、种方法。省煤器加装旁路只有在环保要求非常严的情况下才是必须步骤。加装旁路的意义在于: 锅炉低负荷运行时, 为保证脱硝反应所需的温度才启动5旁路，平时并不需要；一般根据本工程的实际情况和国家环保对排放的要求，在低负荷时排放是完全能够满足环保要求的。 引风机改造：引风机改造是加装脱硝装置的必要改造部分, 主要用于克服加装脱硝装置后产生的阻力, 一般近年建设的电厂, 引风机基础都按照加装脱硝装置, 预留了基础载荷以满足加装脱硝装置要求。引风机的选型按预留脱硝装置选型, 在加装脱硝装置后, 引风机需提升压头(一般提升 1kPa 压头考，保守考虑则可提升 1.2kPa 压头)，流量基本保持不变, 核算压头后由原引风机厂家完成引风机叶片及其附件的改造和更换, 并由其提出引风机电机的选型, 更换电机及其附件、电机的高压电缆。 参考文献 1 钟秦. 燃煤烟气脱硫脱硝技术及工程实例M . 北京:化学工业出版社, 2002. 2 环境保护部. H J 562- 2010 火电厂烟气脱硝工程技术规范选择性催化还原法 S . 北京: 中国环境科学出版社, 2010. 3 孙克勤, 钟秦. 火电厂烟气脱硝技术及工程应用 M .北京: 化学工业出版社, 2007. 4 何根然. 燃煤烟气脱硫脱硝技术标准实用手册 M . 北京: 中国科技文化出版社, 2007.
