乌鲁木齐市红雁池电厂脱硝改造工程的分析

夏雪，王纯利

（1.新疆农业大学草业与环境科学学院，新疆乌鲁木齐830000；2.中钢集团新疆有限公司，新疆乌鲁木齐830011）

乌鲁木齐市红雁池电厂脱硝改造工程的分析

夏雪1，2，王纯利1

（1.新疆农业大学草业与环境科学学院，新疆乌鲁木齐830000；2.中钢集团新疆有限公司，新疆乌鲁木齐830011）

随着我国经济的快速发展，污染物排放量的增长与环境保护间的矛盾日益突出，为了实现国民经济与环境的可持续发展，环保部对于燃煤电厂污染物排放量提出了更高的要求，为了适应新的要求，乌鲁木齐红雁池电厂决定对其燃煤锅炉进行烟气脱硝技术改造。

红雁池电厂；脱硝SCR；工艺设计；技术改造；效益分析

1 我国燃煤电厂NOx排放现状据

我国一次能源结构中约70%～80%由煤炭提供，2010年我国原煤消耗量为32.5亿t，其中电煤消耗超过18亿t。燃煤在发电过程中会排放大量的氮氧化物，每燃烧一吨煤炭会产生约5～30kg的氮氧化物。

为了贯彻《中华人民共和国大气污染防治法》，改善大气环境质量，保护生态环境，建设可持续发展经济，对于氮氧化物排放巨大的火电行业，国家与地方政府出台了一系列更加严格的火电行业氮氧化物排放标准及控制措施。

1.1 氮氧化物控制技术概述

燃煤电厂锅炉的NOx控制方法主要可以分为燃烧前、燃烧中以及燃烧后处理三种。目前我国对于脱氮工艺研究主要集中在燃烧中与燃烧后处理，主要采用改进设备工艺和抑制NOx生成这两种方式。

（1）燃烧前控制技术。

（2）燃烧控制技术——低氮氧化物燃烧技术。

（3）燃烧后脱硝技术——烟气脱硝技术。

干法脱硫是目前的主要脱硫方法，其主要包括选择性催化还原法（SCR）、选择性非催化还原（SNCR）、电子束照射法（EB）等。在烟气脱硝技术方面，日本和欧洲基本采用选择性催化还原系统（SCR），该方法的氮氧化物脱除率可以到达60～80%，效果明显；美国采用的是选择性非催化还原系统（SNCR）的改进系统，此系统通过改进后可以达到80%的氮氧化物去除率；而美国最新的CARBONOx示范工艺可以在480～560℃温度下对实际烟气中氮氧化物的去除率达到了98%以上。

2 红雁池电厂地理位置

乌鲁木齐市位于新疆中部，是新疆维吾尔自治区首府，全疆政治、经济、文化中心。地处天山中段北麓、准噶尔盆地南缘，是世界上距海洋最远的城市，著名的亚洲地理中心就位于乌鲁木齐市南郊30km处。红雁池电厂地处乌鲁木齐市天山区，铁路运输和公路运输都很便捷。乌鲁木齐作为欧亚大陆桥在新疆境内最大交通枢纽，为一级铁路兰新线终点，同时又是北疆铁路的起点。

1、2号机组锅炉系武汉锅炉厂制造的WGZ670/13.7-10型超高压锅炉。其基本型式为：自然循环、一次中间再热、倒U型布置、直流燃烧器四角切圆燃烧、平衡通风、固态排渣、全钢构架、紧身封闭。制粉系统为正压直吹式，配4台中速磨煤机，直流燃烧器四角布置，假想切圆直径为828mm。每角燃烧器由6只一次风喷口和9只二次风喷口相间布置组成，沿高度分为上下两组，一次风喷口周围设有周界风。电除尘采用浙江菲达科技环保有限公司两台双室三电场静电除尘器，输灰系统采用德国穆勒公司的正压气力输灰系统；除渣系统采用刮板捞渣机、碎渣机、脱水仓的连续出渣汽车拉运的方式。3、4号机组系东方锅炉厂制造的DG670/13.7-21型超高压锅炉。其基本型式为：一次中间再热超高压自然循环汽包炉、型布置、单炉膛、燃烧器四角布置，切圆燃烧、平衡通风、固态排渣、采用管式空气预热器、钢构架（双排柱）。制粉系统为中速磨冷一次风机正压直吹式，每台锅炉配用4台磨煤机（其中一台备用），磨煤机型号为ZGM-95N。煤粉燃烧器采用四角布置切向燃烧、喷嘴固定式直流燃烧器，假想切圆的直径为Φ529mm和Φ830mm。每角燃烧器喷口共布置有14层喷口，其中一次风喷口6层，顶二次风喷口1层，其余7层为二次风喷口，所有一次风喷口均采用百叶窗式水平浓淡燃烧器。在燃烧器顶部设置顶二次风喷口（即OFA喷口），OFA喷口反切15°，形成逆向旋转气流，以降低炉内气流的残余旋转，减少炉膛出口处两侧烟温的偏差。周界风可以实现自动调节。燃烧器喷口为固定式。电除尘采用浙江菲达科技环保有限公司两台双室三电场静电除尘器，输灰系统采用德国穆勒公司的正压气力输灰系统；除渣系统采用刮板捞渣机、碎渣机、脱水仓的连续出渣汽车拉运的方式。

（1）1和2号锅炉概况。1、2号锅炉按带基本负荷定压运行方式进行设计，具有一定的调峰能力。每台锅炉配四台ZGM-95型中速正压直吹式磨煤机，每台磨煤机带6只喷燃器采用一层半布置。制粉系统正常运行时三台磨煤机运行，一台磨煤机备用。锅炉过热器采用两级喷水减温，一级减温器主要用于粗调，改变汽温较大的波动和保护屏式过热器不超温；二级减温器主要用于细调，改变汽温较小的波动和保护高温过热器不超温。另外，还在前屏过热器前布置备用减温器，在因意外因素造成前屏超温时使用。

（2）2、3、4号锅炉概况。3、4号锅炉为超高压锅炉，在炉膛上部垂直分布辐射式全大屏过热器和辐射——对流式后屏过热器，水平烟道布置高温过热器和高温再热器；尾部竖井烟道由中隔墙分隔成前后两部分，前竖井中布置低温再热器，后竖井中布置低温过热器；在低温再热器及低温过热器下方均布置有省煤器管组，由省煤器垂直悬吊管悬吊低温再热器和低温过热器。

3 烟气脱硝技术

目前进入工业应用的成熟的燃煤电厂烟气脱硝技术主要包括SCR、SNCR和SNCR/SCR联用技术。

（1）SNCR脱硝技术。指在锅炉炉膛出口900～1100℃的温度范围内喷入还原剂（如氨气）将其中的NOx选择性还原成N2和H2O。SNCR工艺对温度要求十分严格，对机组负荷变化适应性差，对煤质多变、机组负荷变动频繁的电厂，其应用受到限制。大型机组脱硝效率一般只有25%～45%，SNCR脱硝技术一般只适用于老机组改造且对NOx排放要求不高的区域。

（2）SCR烟气脱硝技术。指在300℃～420℃的烟气温度范围内喷入氨气作为还原剂，在催化剂的作用下与烟气中的NOx发生选择性催化反应生成N2和H2O。SCR烟气脱硝技术具有脱硝效率高，成熟可靠，应用广泛，经济合理，适应性强，特别适合于煤质多变、机组负荷变动频繁以及对空气质量要求较敏感区域的燃煤机组上使用。SCR脱硝效率一般可达80%～90%，可将NOx排放浓度降至100mg/m3（标态，干基，6%O2）以下。

（3）SNCR/SCR联用技术。指在烟气流程中分别安装SNCR和SCR装置。在SNCR区段喷入液氨等作为还原剂，在SNCR装置中将NOx部分脱除；在SCR区段利用SNCR工艺逃逸的氨气在SCR催化剂的作用下将烟气中的NOx还原成N2和H2O。SNCR/SCR联用工艺系统复杂，而且脱硝效率一般只有50%～70%。

文章介绍了氮氧化物对人类、社会、环境造成的危害以及世界各国对氮氧化物的治理，阐述了电厂必须实行烟气脱硝的必要性。介绍了常用的氮氧化物控制技术。

［1］王斌，唐茂平，马爱萍.后百电厂超临界压力机组脱NOx工艺特点［J］.中国电力，2004，37（3）：88-90.

［2］叶代启.烟气中氮氧化物污染的治理［J］.环境保护科学，1999，26（4）：1-4.

［3］任俊清.工业锅炉氮氧化物的形成及降低措施［J］.山西建筑，2004，30（7）：125-126.

［4］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.

夏雪（1986-1），女，江苏晋江人，大学本科，主要研究方向：环境工程。