选择性催化还原法(SCR)脱硝技术在宁海电厂二期工程2×1000MW(5#、6#)机组上的应用

所属栏目:化工论文 发布日期:2011-04-30 05:56 热度:

  摘要:浙江国华宁海电厂二期工程2×1000MW机组烟气脱硝工程采用SCR脱硝技术,初始脱硝效率为50%,脱硝系统按80%脱硝效率进行设计。目前,该2套脱硝装置已经通过168小时试运行。
  【关键字】:SCR脱硝、催化剂、氨气流量控制、吹灰器
  1、项目进展及概况介绍
  浙江国华宁海发电厂二期工程建设规模为2台1000MW超超临界机组,为建设环保型电厂,同步安装烟气脱硝装置,配套脱硝工艺为浙江融智能源科技有限公司的选择性催化还原法(SCR)烟气脱硝,并由其设计、供货。
  浙江国华宁海发电厂二期工程为我国首台采取海水二次循环冷却技术的百万千瓦等级超超临界机组,6号机组和5号机组分别于2009年9月21日下午4点、2009年10月14日上午10点顺利通过168小时试运行。
  2、工程设计简介
  2.1、SCR法脱硝原理
  选择性催化还原法(SCR)烟气脱硝工艺是一种以氨气作为还原剂与烟气中的氮氧化物在催化剂作用下发生反应生成氮气和水,从而达到氮氧化物脱除的目的的有效方法。
  SCR反应器布置在锅炉省煤器出口与空气预热器之间,催化剂放置在反应器中,喷入的氨气与烟气中的氮氧化物在催化剂和一定的烟气温度(300~420℃)作用下,发生如下反应:
  4NO+4NH3+O2 4N2+6H2O
  6NO2+8NH3  7N2+12H2O
  NO+NO2+2NH3 2N2+3H2O
  反应产物为气态的N2和H2O,随烟气排入大气,无二次污染。
  2.2、工艺流程
  每台1000MW机组配置单个脱硝反应器,2台1000MW机组脱硝装置共用1套氨储存、蒸发、供应系统,其工艺流程图见图1。
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  图1、脱硝工艺流程图
  烟气从锅炉省煤器出来后进入脱硝进口烟道,在此位置处通过氨喷射格栅喷入氨气与烟气进行混合。含有氨气的烟气进入脱硝反应器,在反应器中完成脱硝反应,经脱硝后的烟气进入空气预热器,经除尘、脱硫净化处理后排入大气。本脱硝装置不设置脱硝旁路。
  脱硝还原剂氨气是由液氨储罐中液氨经液氨蒸发器加热蒸发产生纯氨气,与稀释风机提供的空气在混合气中混合稀释后,喷入脱硝烟道中。
  脱硝装置采用板式催化剂,板间距为7mm,这种催化剂不易堵塞。由于脱硝装置为高尘布置,在运行过程催化剂表面会积灰,需采用声波吹灰器进行定期吹扫。每层催化剂均设置声波吹灰器,压缩空气取自锅炉。
  2.3、系统设计
  本脱硝系统设计参数如表1所示。
  表1、烟气脱硝系统设计参数
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  本烟气脱硝工程设计主要分三部分:1)、SCR本体设计部分;2)、氨区设计部分;3)、辅助系统设计部分。
  1)、SCR本体设计部分
  本工程脱硝系统设计脱硝效率为80%(初始脱硝效率为50%)。SCR催化剂按1+2方式布置(即初始布置一层,预留2层)。系统不设置SCR装置旁路和省煤器高温旁路;在SCR进口烟道上设置灰斗。SCR装置设置检修、测试平台,SCR装置布置见图2。SCR系统主要设备如下:
  A)、SCR反应器:每台炉设置单台反应器,反应器的长、宽、高分别为:27.5m、14.8m和12.3m.
  B)、吹灰系统:反应器每层催化剂设置10台声波吹灰器,吹灰介质为检修用压缩空气,压力为0.45~0.7MPa。每台吹灰器的单位时间空气耗量为6Nm3/min,吹扫频率为72次/h。
  C)、灰斗:在SCR脱硝进口烟道处设置4个灰斗,以收集大颗粒飞灰,防止其随烟气进入反应器,避免催化剂堵塞。
  D)、催化剂:采用板式催化剂,活性温度为300~420℃,催化剂间距为7mm。催化剂基材为不锈钢材质,活性物质为TiO2、钒化合物等。催化剂化学寿命为24000h。
  2)、氨区设计部分
  脱硝还原剂采用液氨。液氨储存、制备、供应系统包括液氨卸料压缩机、液氨储罐、液氨蒸发器、氨气缓冲罐、氨气稀释槽、废水泵等。
  氨区占地面积为30.6m×21.84m。主要设备规范见表2:
  表2、氨区主要设备规范

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  3)、辅助系统设计
  压缩空气系统:从锅炉压缩检修用空气母管、仪用压缩空气母管接出。
  蒸汽系统:蒸发液氨所需的蒸汽从锅炉蒸汽管道上接出。
  
  3、脱硝系统的运行
  3.1、氨气流量控制
  液氨经过蒸发器产生脱硝所需氨气(浓度为100%),在混合器中被空气稀释成5%(体积比例)浓度以下,然后喷入烟道中进行反应。为保证进入脱硝烟道氨气浓度在5%以下,稀释风量按最大氨耗量时所需空气流量设计,并在运行时保持空气流量不变。
  运行过程中氨耗量需根据反应器进出口烟气中NOx浓度来调整控制。脱硝系统设有停止喷氨烟气温度、最低喷氨烟气温度、最高连续运行温度,当烟气温度低于最低喷氨温度或高于最高连续运行温度时,需停止喷氨。
  3.2、吹灰控制
  吹灰系统采用声波吹灰方式,吹灰器的数量为10台/层,能将催化剂中的积灰尽可能多地吹扫干净,此种吹灰方式可避免因死角而造成催化剂失效导致脱硝效率的下降和反应器烟气阻力的增加。每一层催化剂吹灰的顺序为每层每次运行两台声波喇叭,每组每次运行十秒钟,每一循环的间隔为十分钟。吹灰频率可根据反应器的压降进行调整控制。
  4、实际运行情况
  宁海电厂二期2×1000MW机组烟气脱硝装置投运以来,运行稳定,未发生设备故障。催化剂采用声波吹灰器吹灰效果良好,催化剂层积灰很少。氨区系统供氨连续稳定,无设备故障,未发生氨泄漏。
  在168运行期间,主要数据见表3。
  表3、运行数据汇总表

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