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(fù)荷中心,是保證北京安全供電的重要電源支撐點(diǎn),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(dāng)然也是北京市SO2、NOx、粉塵等污染物的排放點(diǎn)之一。

為滿足北京市現(xiàn)在和未來的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn),高井熱電廠需要采取進(jìn)一步的措施,大幅度消減NOx排放,進(jìn)一步的減排率平均至少要達(dá)到65%。根據(jù)目前國際上技術(shù)發(fā)展水平和工程經(jīng)驗(yàn),選擇性催化還原技術(shù)(SCR)是最成熟、應(yīng)用最多的煙氣脫硝技術(shù),其脫硝效率可達(dá)90%。因此,SCR技術(shù)為高井熱電廠煙氣脫硝的首選技術(shù)。

SCR煙氣脫硝技術(shù)

近幾年來選擇性催化還原煙氣脫硝技術(shù)(SCR)發(fā)展較快,在西歐和日本得到了廣泛的應(yīng)用,目前氨催化還原煙氣脫硝技術(shù)是應(yīng)用得最多的技術(shù)。

SCR脫硝反應(yīng)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(zhuǎn)化為氮?dú)夂退�。在通常的設(shè)計(jì)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(yīng)器上游的煙氣中。

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(yīng)。然而,有一小部分氨并不反應(yīng)而是作為氨逃逸離開了反應(yīng)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(huì)增加,為了維持需要的NOx脫除率,就必須增加反應(yīng)器中NH3/NOx摩爾比。當(dāng)不能保證預(yù)先設(shè)定的NOx脫除率和(或)氨逃逸的性能標(biāo)準(zhǔn)時(shí),就必須向反應(yīng)器添加新的催化劑以恢復(fù)反應(yīng)器性能。從新的催化劑開始使用到被更換這段時(shí)間稱為催化劑壽命。

SNCR煙氣脫硝技術(shù)

選擇性催化還原脫除NOx的運(yùn)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(shù)(SNCR)。該技術(shù)是用NH3、尿素等還原劑噴入爐內(nèi)與NOx進(jìn)行選擇性反應(yīng),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(jìn)行SNCR反應(yīng)生成N2,該方法是以爐膛為反應(yīng)器。

引起SNCR系統(tǒng)氨逃逸的原因有兩種,一是由于噴入點(diǎn)煙氣溫度低影響了氨與NOx的反應(yīng);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(nèi)最有效的部位,因?yàn)镹Ox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(diǎn)太少或噴到爐內(nèi)某個(gè)斷面上的氨分布不均勻,則會(huì)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?yàn)檩^長的噴入距離需要覆蓋相當(dāng)大的爐內(nèi)截面。為保證脫硝反應(yīng)能充分地進(jìn)行,以最少的噴入NH3量達(dá)到最好的還原效果,必須設(shè)法使噴入的NH3與煙氣良好地混合。若噴入的NH3不充分反應(yīng),則逃逸的NH3不僅會(huì)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(huì)產(chǎn)生(NH4)2SO4易造成空氣預(yù)熱器堵塞,并有腐蝕的危險(xiǎn)。

SNCR/SCR混合煙氣脫硝技術(shù)

SNCR/SCR混合煙氣脫硝技術(shù)是把SNCR工藝的還原劑噴入爐膛技術(shù)同SCR工藝?yán)锰右莅边M(jìn)行催化反應(yīng)的技術(shù)結(jié)合起來,進(jìn)一步脫除NOx。它是把 SNCR工藝的低費(fèi)用特點(diǎn)同SCR工藝的高效率及低的氨逃逸率進(jìn)行有效結(jié)合。該聯(lián)合工藝于20世紀(jì)70年代首次在日本的一座燃油裝置上進(jìn)行試驗(yàn),試驗(yàn)表明了該技術(shù)的可行性。理論上,SNCR工藝在脫除部分NOx的同時(shí)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(yīng)NOx的分布的改變卻是非常困難的。為了克服這一難點(diǎn),混合工藝需要在SCR反應(yīng)器中安裝一個(gè)輔助氨噴射系統(tǒng)。通過試驗(yàn)和調(diào)節(jié)輔助氨噴射可以改善氨氣在反應(yīng)器中的分布效果。資料介紹SNCR/SCR混合工藝的運(yùn)行特性參數(shù)可以達(dá)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(shù)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(jī)組鍋爐NOx排放量減少,每年(年運(yùn)行小時(shí)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(zhì)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(jī)組 NOx排放量可以滿足國家標(biāo)準(zhǔn)《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》和北京市地方標(biāo)準(zhǔn)《鍋爐污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》的要求。

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