前言：

根據(jù)我國(guó)大氣環(huán)境保護(hù)、治理的政策和需要，繼燃煤電站陸續(xù)同步建設(shè)煙氣脫硫裝置后，《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-2003）要求“第3 時(shí)段（2004年1月1日起）火力發(fā)電鍋爐須預(yù)留煙氣脫除氮氧化物裝置空間”。本文就華電國(guó)際鄒縣發(fā)電廠四期工程的脫硝方案進(jìn)行了論述和技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。

華電國(guó)際鄒縣發(fā)電廠位于山東省鄒城市西南10公里的唐村鎮(zhèn)，是山東電力網(wǎng)的主力電廠，也是一座大型礦口電廠。電廠一期、二期工程共裝有四臺(tái)300MW機(jī)組 (改造后的實(shí)際出力為4x335MW)，已分別于1985年～1989年建成投產(chǎn)。三期工程裝設(shè)兩臺(tái)600MW機(jī)組，分別于1997年1月和11月投產(chǎn)。四期擴(kuò)建工程安裝2臺(tái)1000MW超超臨界汽輪發(fā)電機(jī)組，采用招標(biāo)方式確定了三大主機(jī)：鍋爐為東方鍋爐（集團(tuán)）股份有限公司、BHK、BHDB的產(chǎn)品；汽輪機(jī)為東方汽輪機(jī)廠、日立的產(chǎn)品；發(fā)電機(jī)為東方電機(jī)股份有限公司的產(chǎn)品。

1.  煙氣脫硝方案

1.1  鄒縣四期工程已采取的措施

在電力行業(yè)控制NOx排放的方法，目前主要有爐內(nèi)低氮燃燒技術(shù)和煙氣脫硝技術(shù)，前者是抑制和減少鍋爐燃燒過(guò)程中的NOx產(chǎn)生和排放，后者是從鍋爐排放的煙氣中脫除NOx。四期工程鍋爐招標(biāo)時(shí)已要求鍋爐采取低NOx燃燒器加燃盡風(fēng)的系統(tǒng)并保證NOx的排放濃度在350mg/Nm³以下，從一定程度上減少了 NOx的排放量。如果要在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步降低NOx的排放量，則必須采取煙氣脫硝的方法，例如SCR法。

1.2  SCR法脫硝方案  

SCR工藝系統(tǒng)主要包括：SCR反應(yīng)器及催化劑；氨制備、存儲(chǔ)系統(tǒng)；氨噴射系統(tǒng)和脫硝公用系統(tǒng)等。

1.2.1  SCR反應(yīng)器及催化劑

1.2.2  氨制備、存儲(chǔ)系統(tǒng)

氨氣有兩種制備方法：直接法和間接法。

直接法通過(guò)液氨或氨水氣化制取氨氣，液態(tài)NH3必須存放在圓形或圓柱形壓力罐內(nèi)，置放在地面或地下，存儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)容量可供兩星期使用。電廠存儲(chǔ)罐的尺寸在 50m3～200m3之間。NH3的儲(chǔ)放量超過(guò)3噸就必須對(duì)其安全性做出評(píng)價(jià)，即分析可能產(chǎn)生的所有偶發(fā)事件及后果。運(yùn)行人員和電廠應(yīng)按照目前的技術(shù)水平采取所有的安全措施。因此市區(qū)內(nèi)的電廠必須建造地下儲(chǔ)罐，盡管儲(chǔ)放容量可能不需要這樣做。地下儲(chǔ)罐需要涂上防腐層（瀝青），而地面儲(chǔ)罐需要特殊的熱反射層。液態(tài)NH3采用壓力罐車運(yùn)送，不足1000升的氨可用鋼瓶或壓力罐裝運(yùn)。建議采用兩個(gè)罐，防止其中一個(gè)泄漏，并保證在一個(gè)罐維修時(shí)SCR反應(yīng)器不間斷。儲(chǔ)罐、泵房及罐車都裝配有噴灑系統(tǒng)，以消除任何泄漏的氨氣。另外應(yīng)將儲(chǔ)罐放在大型疏放槽內(nèi)，疏放槽的大小必須至少能容納最大儲(chǔ)罐的2/3體積。

間接法即水解干尿素法，通過(guò)干尿素水解制取氨氣，其工藝流程大致如下：運(yùn)輸卡車首先把尿素傾倒到一個(gè)傾卸罐里儲(chǔ)存，從傾卸罐出來(lái)的尿素進(jìn)入一個(gè)混合箱，在混合箱里干尿素和利用循環(huán)泵打入的熱水混合，在攪拌器的作用下逐漸溶解，等尿素完全溶解后，用泵把尿素溶液打入溶液儲(chǔ)罐儲(chǔ)存。從儲(chǔ)罐出來(lái)的溶液在泵的作用下經(jīng)過(guò)熱交換器吸熱加熱到反應(yīng)溫度后進(jìn)入水解槽，熱交換器的熱量來(lái)源為水解后的尿素殘液帶出的余熱，尿素溶液在水解槽內(nèi)水解，產(chǎn)生氨氣，其化學(xué)反應(yīng)方程式如下：

2.  預(yù)留的方案

2.1  方案一

本預(yù)留方案留出空預(yù)器上方安裝SCR反應(yīng)器的位置，現(xiàn)階段采用煙道連接。待今后實(shí)施煙氣脫硝時(shí)，將這部分煙道拆除，同時(shí)加高空預(yù)器鋼架，安裝SCR反應(yīng)器。

3. 經(jīng)濟(jì)性分析

3.1 投資分析（一臺(tái)爐）

現(xiàn)階段進(jìn)口脫硝裝置的初投資費(fèi)在150～250元/kW左右（催化劑進(jìn)口），若按190元/kW計(jì)，則每臺(tái)爐脫硝裝置總投資費(fèi)用約為1.9億元，此部分費(fèi)用包括脫硝外部系統(tǒng)造價(jià)，不包括安裝費(fèi)用及引風(fēng)機(jī)等的附加費(fèi)用。催化劑的費(fèi)用約占總投資的30%～40%。整個(gè)脫硝裝置增加的鍋爐鋼架重量約2000t，反應(yīng)器的重量在1100t左右。

由于安裝脫硝裝置，煙氣側(cè)阻力增加約600～1300Pa，若按800Pa計(jì)，使得引風(fēng)機(jī)的壓頭和電功率增加近22%，約增加投資270萬(wàn)元。

另外，由于目前沒有脫硝裝置壓縮空氣的詳細(xì)用量，不知是否需要改造空壓機(jī)系統(tǒng)和廠化學(xué)站系統(tǒng)。

根據(jù)脫硝裝置和鋼結(jié)構(gòu)增加的重量，估計(jì)設(shè)備基礎(chǔ)增加的費(fèi)用約為250萬(wàn)元。計(jì)算結(jié)果和經(jīng)濟(jì)比較見下表：

3.3 年費(fèi)用比較

采用最小年費(fèi)用比較法，計(jì)算公式如下：

A=P·I (1+I)n/((1+I)n-1)+R+S=0.08549P+R+S

A--年費(fèi)用 P--初投資 R--年運(yùn)行費(fèi)（含電費(fèi)、檢修維護(hù)費(fèi)）

n—經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)年（20年） I--年利率（貸款）取0.0576

S--系統(tǒng)費(fèi)用，此處取0。

綜合以上各部分，單臺(tái)機(jī)組年費(fèi)用比較見表3.3 -1。

表3.3 -1 年費(fèi)用比較表（略）

4. 結(jié)論

根據(jù)上述分析，每臺(tái)爐煙氣脫硝的一次性投資約為2億元（按進(jìn)口脫硝裝置投資費(fèi)190元/kW計(jì)算），年運(yùn)行費(fèi)用約為2577.2萬(wàn)元（催化劑壽命按10年計(jì)算），而年NOx排放收費(fèi)僅415.8萬(wàn)元。此外，鍋爐通過(guò)采用低氮燃燒技術(shù)后，要求鍋爐投標(biāo)廠保證NOx的排放量在350mg/Nm3以下，已滿足大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB13223-2003規(guī)定的≤400mg/Nm3的要求，故鄒縣四期工程最終采用了預(yù)留方案一：

1）鍋爐鋼架深度為74.8m。空預(yù)器處樁位、基礎(chǔ)和鋼架的設(shè)計(jì)考慮了將來(lái)安裝反應(yīng)器和催化劑的荷載；

2）廠區(qū)內(nèi)預(yù)留氨制備、存儲(chǔ)場(chǎng)地；

3）引風(fēng)機(jī)采用靜葉可調(diào)軸流式，未考慮脫硝裝置阻力；

4）鍋爐在低負(fù)荷時(shí)煙溫仍可達(dá)到300多度，因此未設(shè)省煤器旁路；

5）空預(yù)器仍采用三段式結(jié)構(gòu)，協(xié)議要求廠商設(shè)計(jì)時(shí)考慮裝設(shè)脫硝裝置后更換低溫段傳熱元件（搪瓷）時(shí)不影響空預(yù)器的整體布置、整體結(jié)構(gòu)和性能。

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