赵南尚
（漳电大唐热电公司 037001）
摘要：火电厂新的SO2、NOx 的排放标准更加严格。因此本文将对3×150T/H流化床锅炉脱硫、脱硝处理、改造方面的选型给以简单介绍。
关键词：脱硫；脱硝；
1.课题研究的背景
国家环保部、国家质量监督检验检疫局联合颁布实施《火电厂大气污染物排放标准》（GB 13223-2011）之后，新标准要求火力发电锅炉从2014年7月1日起开始严格执行新的排放浓度限值，二氧化硫限值为200mg/m3、氮氧化物限值为200mg/m3、烟尘限值为50mg/m3同煤广发60万吨甲醇动力站拟对3×150T/H循环流化床锅炉配套建设脱硫、脱硝设备工程改造，满足达标排放。
2工艺系统简介
2.1概述
同煤集团年产60万吨甲醇项目的配套投产机组为3×150t/h高温高压CFB锅炉，1×25MW高温高压抽汽凝汽式汽轮发电机。脱硫装置要求SO2脱除率不低于97%，正常脱硫装置出口SO2浓度不超过 100mg/Nm3。脱硝装置设计在锅炉负荷30%～100%BMCR负荷范围内有效地运行，脱硝效率不低于50％，锅炉出口烟气NOx浓度按200mg/Nm3考虑，经过脱硝装置锅炉出口烟气NOx浓度为≤100mg/Nm3
2.2 工艺尾气数据：脱硫塔设计时，需预留硫回收装置尾气送入脱硫系统的接口，尾气具体参数如下：
压力：0.09MP 设计温度：300℃ 其中：SO2含量120ppm ；CO含量0.005%；
CO2含量4.01%；O2含量17.765%；N2含量72.96%；H2O含量4.386%
3.脱硫脱销方法分析
3.1脱硫技术方法分类比较：
a.干法：炉膛内喷入石灰石
优点：设备简单，投资小，可以配合其他脱硫方法同步进行。
缺点：脱硫效率一般无法达到现有标准200mg/m?，且消耗量较大。
b.湿法：利用石灰石浆液吸收烟气中的SO2，
优点：初期投资小，脱硫效率高可达95%，操作容易，技术成熟，相关经验多。
缺点：无法对烟气中的三氧化硫进行脱除，故设备及烟囱腐蚀较大。
c. 氨法：在反应塔中喷入氨水，吸收SO2
优点：初期投资小，脱硫效率高。
缺点：氨水费用太高，每年需1万7千吨，运行成本高。
d.半干法：喷水后，在反应塔中生石灰颗粒与SO2反应。
优点：脱硫效率较高，操作弹性大，技术成熟，不需要做烟囱防。
缺点：初期投资大，副产品使用价值较低。
e. 活性焦法：利用活性焦吸附及催化作用脱硫脱硝
优点：副产品为硫酸或者硫磺，价值高，脱硫与脱硝可同时进行。
缺点：运行成本非常大。
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3.2脱硝技术方法分类比较：
脱硝剂：全部为液氨或尿素
SNCR法：将氨水直接喷入炉膛顶部 ：
优点：投资最小 缺点：脱硝效率一般为40％
SCR法：在金属催化剂作用下，将从省煤器引出的烟气中氮氧化物反应
优点：脱硝效率一般为70％以上
缺点：投资大，金属催化剂每年更换，运行成本大
SNCR+COA法：COA为半干法特有技术，在脱硫塔前加装脱硝设备
优点：投资较小，脱硝效率65%以上
缺点：脱硫必须采用半干法
活性焦法：利用活性焦催化氧化作用反应
优点：脱硫脱硝同时进行 缺点：运行成本非常大
4.脱硫技术选型
从脱硫工艺成熟、运行稳定可靠的角度，脱硫改造可采用石灰石石膏法工艺。脱硫系统由石灰石制浆系统、喷淋反应塔吸收系统、石膏废水处理系统、烟气系统等组成。脱硫塔的配置方案为：一炉一塔。预计不设尾部烟气换热器（GGH），须对烟囱进行防腐处理。
脱硫工艺流程：石灰石粉经加水消化制成30％浓度的浆液，用乳液泵泵入脱硫塔下部贮液槽中，再经循环泵打入喷淋系统，喷淋脱硫。塔底脱硫浆液由排浆泵送至石膏脱水系统进行脱水，产出石膏，废液送至废水系统处理后，送至污水处理站。
吸收塔：直段部分包括吸收区和浆池两部分组成，空塔喷淋。吸收塔配置三层喷淋层，对应三台循环泵。吸收塔上部装有两级除雾器，以及除雾器冲洗水系统及其它配套部件等。
吸收塔浆液循环系统：包括浆液循环泵、管道系统、喷淋组件及喷嘴。设计要求使喷淋层的布置达到所要求的喷淋浆液覆盖率，使吸收浆液与烟气充分接触，从而保证在适当的液/气比（L/G）下可靠地实现97%的总脱硫效率，且在吸收塔的内表面不产生结垢。
氧化空气：系统采用塔内氧化工艺，配置两台氧化风机，一运一备，流量裕量为10%，压头裕量为20%,使吸收塔内的亚硫酸钙充分转化成硫酸钙。
.5.脱硝工艺的选型
综合对各项脱硝方式对比，该项目设计可采用SNCR脱硝技术，
5.1 SNCR法烟气脱硝原理
4NO+4NH3+O2—4N2+6H2O ； 6O2+8NH3—7N2+12H2O
5.2 SNCR脱硝系统一般组成：
工艺系统包括尿素溶液制备及储存系统、尿素溶液供给系统、稀释计量系统、分配系统、喷射系统、控制系统、等组成。尿素由称重给料机向溶解池内输送，配制成50%尿素溶液，通过HFD循环装置（尿素溶液循环供应装置）送至喷枪，喷枪设置在返料器入口。
控制系统依据确定的NH3/NOx摩尔比来提供所需要的还原剂流量，摩尔比是在现场调试期间来确定并记录在还原剂流控制系统的程序上。根据设计的脱硝效率，依据入口NOx浓度模型和设计中要求的最大的氨逃逸率计算出修正的摩尔比并输入在还原剂流量控制系统的程序上。控制系统根据计算出的还原剂流量需求信号去定位调节阀，实现对脱硝的自动控制。
尿素溶解罐：设置1只尿素溶解罐，容量满足最少24小时脱硝系统用量制备要求。采用304不锈钢制造，立式平底结构。设有搅拌装置、液位和温度控制系统。
尿素溶液储罐：设置1只尿素溶液储罐，容量满足最少3天脱硝系统用量要求。采用304不锈钢制造，立式平底结构。
HFD循环装置（尿素溶液供给系统）：提供专为还原剂的持续循环设计的装置。2台立式多级离心泵。
尿素溶液稀释计量系统：可以为一层或多层喷枪提供所需的还原剂和压力。该模块包括多级离心泵，用于计量的调解阀和电磁流量计，用于控制压力的控制阀和压力传送器以及压力表和压力开关等。
喷枪分配装置：一般安装在靠近喷枪的位置（通常在同一水平面）。计量模块为分配装置提供药剂，分配装置将这些药剂分送给每个喷枪。
6. 控制方式
遵循“技术先进、经济合理、运行可靠、操作方便”的原则, 根据工艺装置的生产规模、流程特点等要求，在原60万甲醇动力站的自动化水平，对脱硫、脱硝生产装置实施集中监视和控制。脱硫、脱硝生产装置设置一个就地控制室，采用分散型控制系统（DCS）对装置的生产过程进行集中监控。脱硫、脱硝生产装置DCS控制系统与原锅炉DCS控制系统进行通讯，部分重要参数将引入锅炉DCS控制系统进行监视。
7.预期效果
脱硫脱硝系统建成后，可以完全满足GB13271-2014要求，二氧化硫<100mg/m?，氮氧化物<100mg/m?，粉尘浓度<30mg/m?.按照三台锅炉每年运行8000小时进行计算，脱硫系统每年运行费用为1200万元，脱硝系统可以在锅炉氮氧化物排放值不超标时停止投运，运行费用不超过500万元。
参考文献：
[1]王旭伟：国内外电厂燃煤锅炉烟气同时脱硫脱销技术的研究进展，电站工程，2007.
[2]赵毅：电力环境保护技术。北京：中国电力出版社，2007.
论文作者:赵南尚
论文发表刊物:《电力设备》2016年第12期
论文发表时间:2016/8/25
标签：系统论文; 尿素论文; 装置论文; 烟气论文; 锅炉论文; 浆液论文; 控制系统论文; 《电力设备》2016年第12期论文;