电厂SNCR脱硝系统的应用

杨固彬

摘  要：当前国家对于电厂大气污染物排放标准越来越高，对锅炉中NOx原的生成和排放也提高了更高的标准。该文是以福溪发电（2×600MW超临界）减排升级与改造项目为对象，对选择性非催化还原法（SNCR）脱硝装置及系统的应用进行研究。实践应用效果良好，并产生了较好的环境、社会和经济效益。

关键词：电厂;SNCR;脱硝系统

中图分类号：X773           文献标志码：A

1 项目背景

福溪发电（2×600MW超临界）减排升级与改造项目选择性非催化还原法（SNCR）脱硝装置及系统。在锅炉炉膛出口设置SNCR脱硝装置，还原剂采用尿素溶液，在设计煤种、锅炉最大工况（B-MCR）、处理100%烟气量、炉膛出口烟气中NOx含量800 mg/Nm3条件下脱硝效率不低于30%，氨的逃逸率不大于5 ppm，在B-MCR至40%BMCR负荷时，系统尿素耗量不大于3.229 t/h（2台炉）;福溪发电2台W火焰锅炉原设计NOx初始排放浓度为1 100 mg/Nm3，电厂在空气预热器与省煤器之间已经建设有SCR脱硝设施，SCR脱硝催化剂采用“2+1”模式，原设计效率85%，锅炉出口NOx排放浓度为165 mg/Nm3，满足排放要求。通过升级改造联合脱硝最终使烟囱出口折算后NOx排放浓度不高于50 mg/Nm3。

2 SNCR脱硝系统的设计方案

2.1 脱硝SNCR系统

2.1.1 SNCR脱硝工艺介绍

SNCR脱硝技术是是以炉膛为反应器，将尿素还原剂喷入炉膛温度为850℃～1200℃的区域，尿素迅速热分解成NH3并与NOx进行选择性反应生成N2，实现脱除NOx的目的。主要反应为。

NH3为还原剂：4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O

尿素为还原剂。

2NO+CO（NH2）2+O2→2N2+CO2+2H2O

2.1.2 工艺流程

工艺流程分为4步。1）尿素接收、溶解、储存和循环供给，提供50%的尿素溶液（不在本SNCR系统范围内）。2）50%的尿素溶液在稀释计量模块计量输出、与水混合稀释至5%～10%。3）稀释后的尿素溶液和压缩空气进入分配模块，为每支喷枪提供一定流量和压力的尿素溶液及雾化风。4）喷射组件（喷枪）将稀释尿素溶液雾化，喷射注入锅炉的合适位置，在炉膛进行脱硝反应。

2.1.3 SNCR系统组成

该工程的SNCR工艺主要由以下系统组成。1）工艺系统：尿素溶液制备、存储、供应系统;稀释水供应系统;计量模块;分配模块;喷射组件。2）电气、控制系统：计量模块（IZM）电控柜（安装在IZM模块上，布置在锅炉平台）;伸缩机构控制箱（布置在锅炉平台）;PLC控制柜（布置在尿素制备区电子间）;DCS控制系统（原机组DCS系统上增容）;PC段低压开关柜（布置在6.9 m公用段电子间）;MCC开关柜（布置在尿素制备区电子间）;变频控制柜（布置在尿素制备区泵房）;就地控制柜（布置在尿素制备区泵房）;电加热器控制箱（布置在尿素制备区）;暖通配电箱（布置在尿素制备区）;尿素溶解罐排风机控制箱（布置在尿素制备区）;尿素溶液搅拌器控制箱（布置在尿素制备区）;起重机（行车）控制箱（布置在尿素制备区）;热控配电柜（布置在尿素制备区）。

2.1.4 设备描述

2.1.4.1 尿素溶液制备、存储、供应系统

尿素溶解罐：设置1只尿素溶解罐，容积100 m3，规格：DN5000×4250 mm。尿素溶液储罐：设置2台，单台容积400 m3，规格：DN7600×8850 mm，满足2台機组至少5天的系统用量（50%尿素溶液）要求。尿素溶液给料泵：设置2台尿素溶液给料泵，泵型号：XCB80-50-160-L，泵参数：额定流量50 m3/h，额定扬程30 m。尿素溶液循环泵：2台炉共设置4台多级离心泵，容量按照锅炉满负荷运行需要的尿素溶液量设计。泵型号XCB50-32-315-L，泵参数：额定流量为16 m3/h，扬程160 m。

2.1.4.2 稀释水供应系统

稀释水泵：设置2台（一运一备，变频控制）稀释水泵，用于5%尿素溶解的稀释;型号CZx40-315T，额定流量：32 m3/h，扬程160 m。

2.1.4.3 计量模块（IZM模块）

计量模块（以下可简称IZM）。每台炉设置1台IZM模块，布置在锅炉36.8 m层平台上。

模块尺寸：L4877mm×W1379mm×H2000mm。

尿素溶液管路共分6路，对应8个喷射区域的分配模块，其中2路各对应2个模块。该模块现场信号采用硬接线方式接入机组DCS控制系统。该模块为分配模块及喷射组件提供满足流量和压力要求的尿素溶液。

2.1.4.4 分配模块（DM模块）

IZM计量模块为分配模块提供稀释后的尿素溶液，分配模块DM为每支喷枪提供一定流量和压力的尿素溶液及雾化风，保证每支喷枪的良好运行状况。对应每支喷枪，尿素溶液管路包括手动阀及浮子流量计及压力表等;雾化压缩空气管路包括手动阀及手动压力调节阀及压力表等。 该项目每台炉设置8台DM模块，对应的喷枪数量也各有不同，分别有控制带伸缩机构喷枪的分配模块1-1（DM7）、分配模块1-2（DM6）、分配模块1-3（DM7）、分配模块1-4（DM6）及控制固定式喷枪的分配模块2-1（DM9）、分配模块2-2（DM6）、分配模块2-3（DM8）、分配模块2-4（DM7）。

2.1.4.5 喷射组件

SNCR喷枪用于雾化尿素溶液并将其喷入炉膛。该项目采用固定墙式喷枪与伸缩式喷枪结合的方式，采用一定压力和流量的压缩空气作为包裹携带风将雾化后的尿素溶液液滴喷入炉膛。尿素溶液利用压缩空气雾化，保证良好的雾化效果及脱硝效果。喷枪雾化压缩空气管道和尿素溶液管道由软管连接。喷枪跟套管之间为快装接头连接。

该项目每台锅炉安装56支喷枪，分为一区和二区。一区，布置在标高43.5 m层的炉膛前后墙，安装26支喷枪：前墙13支，后墙13支;二区，布置在标高48.0 m层的炉膛前后墙及侧墙，共安装30支喷枪：左、右两侧各2支，前后墙各13支。喷枪的布置保证锅炉在负荷范围内变化都能够达到很好的NOx减排效果。

3 应用后效果及效益分析

3.1 应用后效果

SNCR与SCR脱硝装置共同投运后，脱硝效率提升至90%以上（联合效率），最终NOx含量低于50 mg/m3，氨逃逸浓度在允许范围之内（≤3 ?L/L）。

在保证脱硝出口NOx含量（6%O2）低于50 mg/m3的前提下，尿素消耗量远小于1.615 t/h的要求。

3.2 效益分析

3.2.1 经济效益分析

该工程2台机组超低排放改造通过相关部门验收后可享受以下待遇。1）享受排污税半价优惠政策，以2018年为例，为公司节省160万元。2）环保电价每度电补贴0.01元，以2018年34亿度发电量为例：34亿度×0.01元/度=3 400万元。3）每年奖励公司机组利用率100 h。

该工程改造后主要在3个方面增加了生产成本。1）改造投入费用、生产折旧费用较大。2）尿素与液氨成本增加，以2018年34亿度发电量同比改造前，增加生产成本450万。3）石灰石粉用量增加;以2018年34億度发电量同比改造前，增加生产成本100万。从经济效益上看不产生直接的经济价值，但是排放符合国家标准，保证了电厂的正常运行。

3.2.2 环境效益和社会效益分析

福溪发电是川南地区第一家完成超低排放改造的火电企业，有效地降低了大气污染物的排放量，改善了电厂周围的空气质量，有着很好的环境效益和社会效益。

参考文献

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