福建漳州后石電廠由臺(tái)塑美國(guó)公司(PlasticsCorpUSA)投資興建,由華陽電業(yè)有限公司建設(shè)和運(yùn)行。電廠設(shè)計(jì)裝機(jī)容量為6×600MW。三大主機(jī)采用三菱公司產(chǎn)品,鍋爐設(shè)備選用為三菱重工神戶造船廠(MHI.KOBE)設(shè)計(jì)制造的MO-SSRR型超臨界直流鍋爐。為滿足環(huán)保要求,鍋爐島設(shè)置兩臺(tái)除塵效率達(dá)99.85的雙室五電場(chǎng)靜電除塵器、煙氣脫硝和煙氣海水脫硫裝置。其中脫硫裝置是目前國(guó)內(nèi)電力系統(tǒng)內(nèi)安裝的最大的海水脫硫設(shè)施。煙氣脫硝裝置是我國(guó)大陸600MW機(jī)組安裝的第一臺(tái)煙氣脫硝處理裝置。

后石電廠煙氣脫硝流程及設(shè)計(jì)參數(shù)

1、脫硝方法及工藝流程

后石電廠600MW機(jī)組脫硝采用爐內(nèi)脫硝和煙氣脫硝相結(jié)合的方法。爐內(nèi)脫硝的方式采用PM型低NOX燃燒器加分級(jí)燃燒(三菱MACT爐內(nèi)低NOX燃燒系統(tǒng))脫硝法,脫硝效率可達(dá)65以上,排放NOX濃度在180ppm左右。煙氣脫硝方式采用日立公司的選擇性觸媒還原煙氣脫硝系統(tǒng)(SCR法)。這套脫硝系統(tǒng)主要用來將鍋爐排放煙氣中的氮氧化物分解成無害的氮?dú)夂退?化學(xué)反應(yīng)式如下:

4NO 4NH3 O2—4N2 6H2O

6NO2 8NH3—7N2 12H2O

NO NO2 2NH3—2N2 3H2O

液氨從液氨槽車由卸料壓縮機(jī)送入液氨儲(chǔ)槽,再經(jīng)過蒸發(fā)槽蒸發(fā)為氨氣后通過氨緩沖槽和輸送管道進(jìn)入鍋爐區(qū),通過與空氣均勻混合后由分布導(dǎo)閥進(jìn)入SCR反應(yīng)器內(nèi)部反應(yīng),SCR反應(yīng)器設(shè)置于空氣預(yù)熱器前,氨氣在SCR反應(yīng)器的上方,通過一種特殊的噴霧裝置和煙氣均勻分布混合,混合后煙氣通過反應(yīng)器內(nèi)觸媒層進(jìn)行還原反應(yīng)過程。脫硝后煙氣經(jīng)過空氣預(yù)熱器熱回收后進(jìn)入靜電除塵器。每套鍋爐配有一套SCR反應(yīng)器,每?jī)膳_(tái)鍋爐公用一套液氨儲(chǔ)存和供應(yīng)系統(tǒng)。

2、煙氣脫硝(SCR)系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范

煙氣脫硝系統(tǒng)及工藝特點(diǎn)

后石電廠煙氣脫硝SCR系統(tǒng)包括氨氣制備系統(tǒng)和脫硝反應(yīng)系統(tǒng)兩部分組成。

1、脫硝反應(yīng)系統(tǒng)

脫硝反應(yīng)系統(tǒng)由觸媒反應(yīng)器、氨噴霧系統(tǒng)、空氣供應(yīng)系統(tǒng)所組成。

煙氣線路

SCR反應(yīng)器位于鍋爐省煤器出口煙氣管線的下游,氨氣均勻混合后通過分布導(dǎo)閥和煙氣共同進(jìn)入反應(yīng)器入口。煙氣經(jīng)過煙氣脫硝過程后經(jīng)空氣預(yù)熱器熱回收后進(jìn)入靜電除塵器。

SCR反應(yīng)器

反應(yīng)器采用固定床平行通道型式,反應(yīng)器為自立鋼結(jié)構(gòu)型。觸媒底部安裝氣密裝置,防止未處理過的煙氣泄漏。

SCR觸媒

SCR 系統(tǒng)所采用的觸媒型式為平板式,其特點(diǎn)如下:高活化性及壽命長(zhǎng);低壓力降、緊密性、剛性且容易處理。觸媒元件主要是不銹鋼板為主體,再鍍上一層二氧化鈦 (TiO2)作為觸媒活化元素。不銹鋼板在鍍二氧化鈦前需進(jìn)行處理成為多孔性材料,煙氣平行流過觸媒元件使壓力降到最低。后石電廠煙氣脫硝觸媒由三層觸媒單位所組成觸媒區(qū)塊,反應(yīng)器內(nèi)觸媒容積380m3。

氨P空氣噴霧系統(tǒng)

氨和空氣在混合器和管路內(nèi)充分混合,再將此混合物導(dǎo)入氨氣分配總管內(nèi)。氨P空氣噴霧系統(tǒng)含供應(yīng)函箱、噴霧管格子和噴嘴等。每一供應(yīng)函箱安裝一個(gè)節(jié)流閥及節(jié)流孔板,可使氨P空氣混合物在噴霧管格子達(dá)到均勻分布。氨P空氣混合物噴射配合NOX濃度分布靠霧化噴嘴來調(diào)整。

SCR控制系統(tǒng)

每臺(tái)機(jī)組的煙氣脫硝反應(yīng)系統(tǒng)的控制都在本機(jī)組的DCS系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)。

控制原理

SCR煙氣脫硝控制系統(tǒng)利用固定的NH3/NOX摩爾比來提供所需要的氨氣流量,進(jìn)口NOX濃度和煙氣流量和乘積產(chǎn)生NOX流量信號(hào),此信號(hào)乘上所需NH3/NOX摩爾比就是基本氨氣流量信號(hào),摩爾比的決定是在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試操作期間來決定并記錄在氨氣流控制系統(tǒng)的程序上。若氨氣因?yàn)槟承┻B鎖失效造成噴霧動(dòng)作跳閘,屆時(shí)氨氣流控制閥關(guān)斷。SCR控制系統(tǒng)根據(jù)計(jì)算出的氨氣流需求信號(hào)去定位氨氣流控制閥,實(shí)現(xiàn)對(duì)脫硝的自動(dòng)控制。通過在不同負(fù)荷下的對(duì)氨氣流的調(diào)整,找到最佳的噴氨量。

氨供應(yīng)

氨氣流量可依溫度和壓力修正系數(shù)進(jìn)行修正。從煙氣側(cè)所獲得的NOX訊號(hào)饋入具能計(jì)算所需氨氣流量的功能?？刂破骼冒睔饬髁靠刂扑璋睔?使摩爾比維持固定。操作溫度最初設(shè)定點(diǎn)如下表所示:

稀釋空氣供應(yīng)

稀釋空氣利用風(fēng)門來手動(dòng)操作,一旦空氣流調(diào)整后則空氣流就不需隨鍋爐負(fù)荷而調(diào)整。氨氣和空氣流設(shè)計(jì)稀釋比最大為5。稀釋空氣由送風(fēng)機(jī)出口管路引出。

2、液氨儲(chǔ)存及供應(yīng)系統(tǒng)

液氨儲(chǔ)存和供應(yīng)系統(tǒng)包括液氨卸料壓縮機(jī)、液氨儲(chǔ)槽、液氨蒸發(fā)槽、氨氣緩沖槽及氨氣稀釋槽、廢水泵、廢水池等。液氨的供應(yīng)由液氨槽車運(yùn)送,利用液氨卸料壓縮機(jī)將液氨由槽車輸入液氨儲(chǔ)槽內(nèi),儲(chǔ)槽輸出的液氨于液氨蒸發(fā)槽內(nèi)蒸發(fā)為氨氣,經(jīng)氨氣緩沖槽送達(dá)脫硝系統(tǒng)。氨氣系統(tǒng)緊急排放的氨氣則排放氨氣稀釋槽中,經(jīng)水的吸收排入廢水池,再經(jīng)由廢水泵送至廢水處理廠處理。液氨儲(chǔ)存和供應(yīng)系統(tǒng)的控制在1號(hào)機(jī)組的DCS上實(shí)現(xiàn),就地也同時(shí)安裝了MCC手操。

卸料壓縮機(jī)

卸料壓縮機(jī)為往復(fù)式壓縮機(jī),壓縮機(jī)抽取液氨儲(chǔ)槽中的氨氣,經(jīng)壓縮后將槽車的液氨推擠入液氨槽車中。

液氨儲(chǔ)槽

六臺(tái)機(jī)組脫硝共設(shè)計(jì)三個(gè)儲(chǔ)槽,一個(gè)液氨儲(chǔ)槽的存儲(chǔ)容量為122m3。一個(gè)液氨槽可供應(yīng)一套SCR機(jī)組脫硝反應(yīng)所需氨氣一周。儲(chǔ)槽上安裝有超流閥、逆止閥、緊急關(guān)斷閥和安全閥做為儲(chǔ)槽液氨泄漏保護(hù)所用。儲(chǔ)槽四周安裝有工業(yè)水噴淋管線及噴嘴,當(dāng)儲(chǔ)槽槽體溫度過高時(shí)自動(dòng)淋水裝置啟動(dòng),對(duì)槽體自動(dòng)噴淋減溫。

液氨蒸發(fā)槽

液氨蒸發(fā)槽為螺旋管式。管內(nèi)為液氨管外為溫水浴,以蒸氣直接噴入水中加熱至40℃,再以溫水將液氨汽化,并加熱至常溫。蒸氣流量受蒸發(fā)槽本身水浴溫度控制調(diào)節(jié)。在氨氣出口管線上裝有溫度檢測(cè)器,當(dāng)溫度低于10℃時(shí)切斷液氨進(jìn)料,使氨氣至緩沖槽維持適當(dāng)溫度及壓力。蒸發(fā)槽也裝有安全閥,可防止設(shè)備壓力異常過高。

氨氣緩沖槽

從蒸發(fā)槽蒸發(fā)的氨氣流進(jìn)入氨氣緩沖槽,通過調(diào)壓閥減壓成1.8kgPcm2,再通過氨氣輸送管線送到鍋爐側(cè)的脫硝系統(tǒng)。

氨氣稀釋槽

氨氣稀釋槽為容積6m3的立式水槽。液氨系統(tǒng)各排放處所排出的氨氣由管線匯集后從稀釋槽低部進(jìn)入,通過分散管將氨氣分散入稀釋槽水中,利用大量水來吸收安全閥排放的氨氣。

氨氣泄漏檢測(cè)器

液氨儲(chǔ)存及供應(yīng)系統(tǒng)周邊設(shè)有六只氨氣檢測(cè)器,以檢測(cè)氨氣的泄漏,并顯示大氣中氨的濃度。當(dāng)檢測(cè)器測(cè)得大氣中氨濃度過高時(shí),在機(jī)組控制室會(huì)發(fā)出警報(bào),操作人員采取必要的措施,以防止氨氣泄漏的異常情況發(fā)生。

系統(tǒng)排放

液氨儲(chǔ)存和供應(yīng)系統(tǒng)的氨排放管路為一個(gè)封閉系統(tǒng),將經(jīng)由氨氣稀釋槽吸收成氨廢水后排放至廢水池,再經(jīng)由廢水泵送至廢水處理站。

氮?dú)獯祾?/p>

液氨儲(chǔ)存及供應(yīng)系統(tǒng)保持系統(tǒng)的嚴(yán)密性防止氨氣的泄漏和氨氣與空氣的混合造成爆炸是最關(guān)鍵的安全問題?；诖朔矫娴目紤]本系統(tǒng)的卸料壓縮機(jī)、液氨儲(chǔ)槽、氨氣溫水槽、氨氣緩沖槽等都備有氮?dú)獯祾吖芫€。在液氨卸料之前通過氮?dú)獯祾吖芫€對(duì)以上設(shè)備分別要進(jìn)行嚴(yán)格的系統(tǒng)嚴(yán)密性檢查和氮?dú)獯祾?防止氨氣泄漏和與系統(tǒng)中殘余的空氣混合造成危險(xiǎn)。

液氨儲(chǔ)存和供應(yīng)控制系統(tǒng)

液氨儲(chǔ)存和供應(yīng)控制由1號(hào)機(jī)組的DCS上實(shí)現(xiàn)。所有設(shè)備的啟停、順控、連鎖保護(hù)等都可從機(jī)組DCS上軟實(shí)現(xiàn),設(shè)備及有關(guān)閥門啟停開關(guān)還可通過MCC盤柜硬手操。對(duì)液氨儲(chǔ)存和供應(yīng)系統(tǒng)故障信號(hào)實(shí)現(xiàn)中控室報(bào)警光字牌顯示。

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