高井熱電廠脫硝技術的探討
高井熱電廠地處北京市石景山區(qū),距市中心約30km,是京津唐電網(wǎng)負荷中心,是保證北京安全供電的重要電源支撐點,也是北京市集中供熱,解決北京市西部小鍋爐環(huán)境污染的供熱中心。當然也是北京市SO2、NOx、粉塵等污染物的排放點之一。
為滿足北京市現(xiàn)在和未來的環(huán)保標準,高井熱電廠需要采取進一步的措施,大幅度消減NOx排放,進一步的減排率平均至少要達到65%。根據(jù)目前國際上技術發(fā)展水平和工程經(jīng)驗,選擇性催化還原技術(SCR)是最成熟、應用最多的煙氣脫硝技術,其脫硝效率可達90%。因此,SCR技術為高井熱電廠煙氣脫硝的首選技術。
SCR煙氣脫硝技術
近幾年來選擇性催化還原煙氣脫硝技術(SCR)發(fā)展較快,在西歐和日本得到了廣泛的應用,目前氨催化還原煙氣脫硝技術是應用得最多的技術。
SCR脫硝反應過程:SCR系統(tǒng)是通過在催化劑上游的煙氣中噴入氨或其它合適的還原劑,利用催化劑將煙氣中的NOx轉化為氮氣和水。在通常的設計中,使用液態(tài)無水氨或氨水(氨的水溶液)。無論以何種形式使用,首先使氨蒸發(fā),然后和稀釋空氣或煙氣混合,最后通過分配格柵噴入SCR反應器上游的煙氣中。
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SCR系統(tǒng)NOx脫除效率通常很高,添加到煙氣中的氨幾乎完全和NOx反應。然而,有一小部分氨并不反應而是作為氨逃逸離開了反應器。一般來說,對于新的催化劑,氨逃逸很低。但是,隨著催化劑失活或者表面被飛灰覆蓋或堵塞,氨逃逸就會增加,為了維持需要的NOx脫除率,就必須增加反應器中NH3/NOx摩爾比。當不能保證預先設定的NOx脫除率和(或)氨逃逸的性能標準時,就必須向反應器添加新的催化劑以恢復反應器性能。從新的催化劑開始使用到被更換這段時間稱為催化劑壽命。
SNCR煙氣脫硝技術
選擇性催化還原脫除NOx的運行成本主要受催化劑壽命的影響,一種不需要催化劑的選擇性還原過程或許更加誘人,這就是選擇性非催化還原技術(SNCR)。該技術是用NH3、尿素等還原劑噴入爐內與NOx進行選擇性反應,不用催化劑,因此必須在高溫區(qū)加入還原劑。還原劑噴入爐膛溫度為850～1100℃的區(qū)域,該還原劑(尿素)迅速熱分解成NH3并與煙氣中的NOx進行SNCR反應生成N2,該方法是以爐膛為反應器。
引起SNCR系統(tǒng)氨逃逸的原因有兩種,一是由于噴入點煙氣溫度低影響了氨與NOx的反應;另一種可能是噴入的還原劑過量或還原劑分布不均勻。還原劑噴入系統(tǒng)必須能將還原劑噴入到爐內最有效的部位,因為NOx的分布在爐膛對流斷面上是經(jīng)常變化的,如果噴入控制點太少或噴到爐內某個斷面上的氨分布不均勻,則會出現(xiàn)分布較高的氨逃逸量。在較大的燃煤鍋爐中,還原劑的均勻分布則更困難,因為較長的噴入距離需要覆蓋相當大的爐內截面。為保證脫硝反應能充分地進行,以最少的噴入NH3量達到最好的還原效果,必須設法使噴入的NH3與煙氣良好地混合。若噴入的NH3不充分反應,則逃逸的NH3不僅會使煙氣中的飛灰容易沉積在鍋爐尾部的受熱面上,而且煙氣中NH3遇到SO3會產(chǎn)生(NH4)2SO4易造成空氣預熱器堵塞,并有腐蝕的危險。
SNCR/SCR混合煙氣脫硝技術
SNCR/SCR混合煙氣脫硝技術是把SNCR工藝的還原劑噴入爐膛技術同SCR工藝利用逃逸氨進行催化反應的技術結合起來,進一步脫除NOx。它是把 SNCR工藝的低費用特點同SCR工藝的高效率及低的氨逃逸率進行有效結合。該聯(lián)合工藝于20世紀70年代首次在日本的一座燃油裝置上進行試驗,試驗表明了該技術的可行性。理論上,SNCR工藝在脫除部分NOx的同時也為后面的催化法脫硝提供所需要的氨。SNCR體系可向SCR催化劑提供充足的氨,但是控制好氨的分布以適應NOx的分布的改變卻是非常困難的。為了克服這一難點,混合工藝需要在SCR反應器中安裝一個輔助氨噴射系統(tǒng)。通過試驗和調節(jié)輔助氨噴射可以改善氨氣在反應器中的分布效果。資料介紹SNCR/SCR混合工藝的運行特性參數(shù)可以達到50%～60%的脫硝效率,氨的逃逸小于5～10ppm /Nm3。
通過三種脫硝技術的比較高井熱電廠示范工程擬安裝SCR煙氣脫硝裝置。脫除煙氣中的NOx。安裝煙氣脫硝裝置后,燃煤機組鍋爐NOx排放量減少,每年(年運行小時按6000h)可以減少NOx排放量為1340噸,從而改善電廠周圍的大氣環(huán)境質量,有利于電廠污染物排放總量控制。安裝煙氣脫硝裝置的燃煤機組 NOx排放量可以滿足國家標準《火電廠大氣污染物排放標準》和北京市地方標準《鍋爐污染物綜合排放標準》的要求。
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