SCR技术在600兆瓦火电机组中的应用

田浩+++王越+++刘志良+++杨大春

摘 要：通过某600MW火电厂SCR烟气脱硝技术的实际应用，介绍火电厂NOx的形成机理，SCR法脱硝技术的工艺、系统构成、催化剂、以及影响SCR法烟气脱硝的因素及实际运行状况和注意事项。

关键词：脱硝；SCR；催化剂

引言

随着我国经济的发展和居民生活水平提高，化石燃料的合理利用及污染物的排放正受到越来越多的关注，新的火电厂大气污染排放标准重点加大了对火电大气主要污染物之一的氮氧化物（以下简称NOx）的控制力度，排放到大气中过量的NOx是造成酸雨和光化学烟雾以及大气臭氧层的破坏的直接原因，不仅导致环境破坏更造成巨大的经济损失，所以降低NOx的排放也是目前我国能源与环保领域急需解决的问题。

1 NOx的生成机理及脱硝原理

NOx主要来自矿物燃料的燃烧过程，其主要由NO和NO2组成， 其中NO可以占到90%以上，按燃烧过程中NOx的生成机理不同，NOx可分成：

A、热力型NOx，指的是空气中氮气在高温下氧化而生成NOx；B、燃料型NOx，指的是燃料中含氮化合物，燃烧过程中分解，继而氧化而生成NOx；C、快速型NOx，指的是燃烧时空气中的氮与燃料中碳氢离子团等反应从而生成NOx。

对于火电厂，NOx主要是通过燃料型的生成途径产生。大部分火电厂采用控制燃烧温度、控制燃料以及空气的混合速度与时机，达到控制NOx的生成的目的，该技术主要包括低氮燃烧器、OFA分级送风等。

2 某电厂SCR脱硝系统组成

某厂脱硝系统流程如图1所示。

SCR法工艺系统流程主要由贮氨储存、制备、供应系统、催化剂、烟道系统及控制系统等组成.液氨被运送到污水液氨储罐贮藏，然后通过蒸发器被减压蒸发输送到氨蒸发罐，通过鼓风机向氨蒸发罐中鼓入与氨量成一定配比的稀释空气，稀释的氨气经注射喷嘴被注入烟道隔栅中，与原烟气混合。在催化剂的作用下，烟气中的NOx与氨气在SCR反应器中发生化学反应转化，最后去除了氮氧化物的烟气进入空气预热器。

2.1 脱硝剂存储、制备、供应系统

脱硝剂储存、制备和供应系统主要包括液氨卸料压缩机、储氨罐、液氨蒸发罐、氨气缓冲罐、稀释风机、混合器、氨气吸收罐、废水泵、废水池等.其中液氨的供应由液氨槽车运送，利用液氨卸料压缩机将99.6%浓度的纯液氨由槽车输入到储氨罐内，再利用储罐中的压力使得液氨自行输送到液氨蒸发罐内从而蒸发为氨气，再经氨气缓冲罐来控制一定的压力及其流量，随后与稀释空气在混合器中混合均匀，从而达到空气、氨气体积比大约19：1，接着送达脱硝系统.而氨气系统紧急排放的氨气则是排入氨气吸收罐中，经水吸收排入废水池，后经由废水泵送至全厂工业废水处理站处理。

2.2 SCR催化剂

某厂SCR法脱硝采用日立板式催化剂，一种干式工艺，氨作为还原剂，烟气中的NOx被分解成无害的N2和H2O，初始负荷时反应器装有2层催化剂，系统中催化剂是板式催化剂，其特点是高活性长寿命、低压降、高抗赌塞性、紧凑，易于操作，催化剂单元含有催化剂部件，6mm间距，催化剂部件由支撑板组成，其内部覆有以二氧化钛为基的催化剂活性成分，烟气平行流过催化剂部件，使得压降最低.多个板式部件组装在一个催化剂单元内，模块化的催化剂单元形成催化剂块，以方便运输及安装，一个反应器布置有156块催化剂（13块宽，6块长）及2块高，一个反应器初始负荷时的催化剂体积是313m3反应器。

2.3 烟气系统

脱硝装置的烟道以及反应器一般位于锅炉省煤器之后的空预器前面，氨喷射格栅放置于SCR反应器的合适的上游位置.烟气在锅炉出口处则被平均分成两路，每路烟气并行进入一个垂直布置的SCR反应器里，即每台锅炉设2个独立的反应器，在反应器里烟气向下流过均流板、催化剂层，随后进入回转式空气预热器、静电除尘器、引风机和FGD，最后通过烟塔排入大气。

2.4 SCR控制系统

至氨/空气混合器测量的氨流量由温度和压力修正因子校正.来自烟气侧的入口NOx，信号输入控制器，控制器用功能发生程序来计算需要到的氨量.通过氨流量控制阀来控制氨流量，控制器得以维持出口NOx在氨供应管线中，有氨流量紧急关断阀，流入氨/空气混合器的稀释风用手动挡板来设置.空气一旦调整完后，不必按照负荷调整.风量是基于在最大氨流量下，大约5%的设计氨稀释比.在较低负荷和NOx时，氨浓度将低于5%，空气流量信号与氨流量信号相比较，为可燃限制提供稀释比例连锁，在氨/空气混合器下游的氨气管线上有止回阀，以防倒流，气体氨与空气的混合经流体动力在管内混合器内完成，氨/空气混合物流入分布装置，然后混合物经供应源被分布到每个喷淋管，每个供应源含有一台手动节流阀及就地流量指示器，确保至喷淋管内的氨/空气混合物均匀分布。

3 SCR脱硝系统运行时调整注意事项

（1）脱硝系统正常运行时，监视SCR反应器入口烟气温度在305℃～400℃范围，保证催化剂活性最高。

（2）监视SCR反应器出入口分析仪的NH3/NOx摩尔比控制在0.9左右，如增加NH3流量而出口NOx含量未明显降低时，解列自动或增加出口NOx设定值，不得继续增加NH3流量。

（3）监视氨气流量控制阀动作正常，SCR反应器出口NOx含量在设定范围内和出口NH3含量≤3ppm.

（4）监视稀释风机入口调节挡板开度正常，氨流量最大时，氨/空气混合器出口氨含量不超过5%，否则应检查风机出力和入口调节挡板开度。

（5）监视空预器烟气出入口差压及其出口烟气温度变化，特别是在燃用高硫煤时，还应密切监视SCR出口氨含量以及脱硫装置入口SOx的变化情况，采用低氧燃烧方法（2～3%）、降低飞灰含碳量、控制氨逃逸率，避免硫酸氢氨盐和硫酸堵塞腐蚀空预。

（6）监视SCR出入口O2量变化情况，特别是烟温在400℃以上时，必须通过控制氨气流量来防止NH3氧化等副反应的发生。

4 结束语

根据实际投运效果来看，尽管SCR脱硝装置对锅炉热效率略有影响，且SCR脱硝装置中催化剂内会有积灰堵塞的可能，影响到锅炉的安全运行，但加强对SCR脱硝装置的运行检测与维护，合理控制与调节系统运行参数，就能确保SCR脱硝装置安全高效地去除烟气中的氮氧化物，是目前比较理想的脱硝技术。

参考文献

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