城市地区电厂实施脱硝改造的技术探讨

NOx是造成城市地区大气污染的主要污染源之一, 在我国NOx的排放量中70%来自煤炭的直接燃烧, 电厂又是重点耗煤大户, 因此NOx排放的主要来源是电厂。

近几年来, 国家和地方政府加大了对环境治理工作的推进力度, 国内部分省市在国家2003年12月颁布的《火电厂大气污染物排放标准》 (GBl3223-2003) 的基础上颁布了新的更为严格的地方排放标准。其中有关NOx排放浓度方面, 北京市要求自2008年7月1日起所有燃煤电厂NOx排放低于100mg/m3, 借助奥运会机会大力推进燃煤电厂的脱硝改造工程;广州市目前虽然尚未出台新的地方排放标准, 但为了举办2010年广州亚运会, 拟于亚运会之前创建一批NOx控制示范企业, 着力改善城市空气质量。广州将成为继北京之后率先在全国全面开展脱硝改造工作的城市, 广州地区电厂将启动新一轮的大气污染物整治工作。

1 主流脱硝技术

目前国内电厂主流脱硝技术有两种方式:一是低氮燃烧技术, 一般采用低氧燃烧、烟气再循环、低氮燃烧器、空气分级和燃料分级等低氮燃烧技术来降低NOx的排放;二是尾部烟气脱硝技术。

1.1 低氮燃烧技术

在上述的几种低氮燃烧技术之中, 烟气再循环和燃料分级技术在国内电厂脱硝改造工程中并不常见, 常见的是结合低氮燃烧器改造, 采用低氧燃烧和空气分级技术来降低NOx的排放。主要特点是将炉膛分为主燃区、还原区和燃尽区, 将燃烧所需的空气量分成两级送入, 使主燃烧区内缺氧燃烧, 燃烧速度和温度降低, 并在还原性气氛中降低了氮氧化物的生成量。燃烧所需其余空气通过布置在主燃烧器上方的燃尽风喷口 (OFA) 送入炉膛, 成为富氧燃烧区, 但因火焰温度低, 氮氧化物生成量不大。

1.2 烟气脱硝技术

由于炉内低氮燃烧技术的局限性, 其脱硝效率仅有25%~50%。为了进一步降低NOx的排放, 必须对燃烧后的尾部烟气进行脱硝处理。目前在烟气脱硝方面较多的是采用S C R法、S N C R法和S N C R/S C R混合法, 其中国内电厂烟气脱硝改造中应用最为广泛是SCR法, 在日本、欧洲、美国等国家地区的大多数电厂中基本也都应用此技术, 它没有副产物, 不形成二次污染, 装置结构简单, 并且脱除效率高 (可达80%以上) , 运行较可靠, 便于维护。

脱硝剂主要有尿素与液氨两种, 尿素虽然较液氨安全, 但用量较大, 且需增加投资一套热分解装置制成氨气, 加热装置需升温至600度, 采用燃油或燃气方案, 运行成本较高。液氨加热较简单, 运行成本低, 但存在危险性。

2 城市地区电厂实施脱硝改造的建议与意见

位于城市地区的电厂环保压力较大, 实施脱硝改造, 主要有以下几个原则:一是脱硝效率要求高, 至少要60%以上;二是要求对现有设备改造少之外, 还要合理安排工期, 尽可能不影响机组运行;三是改造后不产生二次污染, 不对周围环境造成新的不良影响;四是初投资合理, 年运行成本较低。结合以上几个原则, 提出以下改造建议与意见。

2.1 采用低氮燃烧技术与SCR技术相结合的方式

通过采用低氮燃烧技术, 能够有效降低烟气SCR反应器入口氮氧化物浓度, 减小催化剂体积, 降低液氨消耗量, 减少老厂改造的难度和场地限制, 从而减少投资和运行费用。北京地区电厂均采用了炉内低氮燃烧技术与SCR技术相结合的方式, 具体可见表1。

2.2 在运机组实施脱硝改造的技术难点与措施

为了不影响机组运行发电, 需安排在机组大小修期间进行施工, 且施工工期较为紧张, 需合理安排设计、订货和大修时间等。在施工期间, 由于SCR脱硝装置安装在省煤器和空预器之间, 需要根据场地情况, 合理改造锅炉的炉架结构, 并对其进行载荷的重新计算与强化处理, 同时要做好相应的安全措施。

加装SCR脱硝装置后, 烟道阻力将增加800Pa左右, 需对风烟系统的设备余度进行校核, 确定引风机等设备是否需要改造。同时, 由于亚硫酸氨和硫酸氨的粘性及腐蚀性较大, 容易对空预器产生飞灰堵塞和对空预器低温段产生腐蚀。因此, 需对空预器进行低温段改造及吹灰装置改造, 甚至更换空预器类型。

2.3 充分利用环保优惠政策

目前国内脱硝的电价补贴政策没有明确, 实施脱硝改造存在经济上的风险。北京地区电厂在奥运前实施脱硝改造的可获得一次性的建设资金补助, 部分排污费返还和低息贷款优惠。广州地区电厂在亚运会之前实施脱硝改造, 应充分利用当地的环保优惠政策, 来获得一定的建设资金补助和税收优惠等。

摘要：氮氧化物 (以下简称NOx) 是造成城市地区大气污染的主要污染源之一, 而电厂是NOx排放的主要来源。文章结合城市地区电厂特点, 分别介绍了国内主流的低氮燃烧技术和烟气脱硝技术不同的技术特点, 并对城市地区电厂实施脱硝改造提出建议和意见。

关键词：电厂,Nox,低氮燃烧技术,选择性催化还原法

参考文献

[1] 刘文莹.低NOx控制新技术[J].环保技术, 2001 (1) :59～62.

[2] 曾汉才.大型锅炉高效低NOx燃烧技术的研究[J].锅炉制造, 2001 (1) :1～11.