烟气脱硝技术及其工程应用

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&’( 技术建设的国华太仓发电有限公
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电# 力# 设# 备
第$ 卷 第% 期
（ &’’()*+ ,)-./0*() 12*3，&,1） 的喷嘴喷入烟气中， 与 之充分混合后进入 456 反应器。液氨进入蒸发器后， 通过缓冲罐的压力来控制进氨。工作时氨气在蒸发 器中心管上部通过出口排出； 当缓冲罐压力过高时关 闭储罐出口 紧 急 切 断 阀， 防止液氨中液相进入缓冲 罐， 杜绝事故发生。蒸发后的氨通过调节阀实现压力 自动控制。蒸发器内的热水温度通过调节蒸汽量来 自动控制。烟气从锅炉省煤器出来， 与喷氨格栅喷出 的经空气稀释的氨气充分混合， 经过导流片和整流板 均布后进入催化剂层进行脱硝反应， 反应后的烟气至 空气预热器换热。
［#］ 的 &’( 烟气脱硝技术 。将传统串行进行的工艺研发、
工程设计、 项目管理并行平台化开发， 技术研究与工程实 施同步进行是 $%# &’( 烟气脱硝技术的重要特色。
图 "! &’( 脱硝系统工艺流程图
液氨由氨压缩机从槽车卸至液氨储罐内， 利用储 罐内液氨自身压力， 通过节流阀将液氨送入蒸发器， 使其在较低压力条件下气化， 由缓冲罐送往氨、 空气 混 合 器 与 稀 释 空 气 进 行 混 合， 再送往喷氨格栅
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$%& 烟气脱硝技术及其工程应用
# 孙克勤" 、 ， 钟 ! 秦" ， 黄丽娜# ， 徐海涛#
（ !" 南京理工大学化工学院， 江苏省 南京市 #!$$%& ； #" 江苏苏源环保工程股份有限公司， 江苏省 南京市 #!$$$’ ） 摘要：文章介绍了江苏苏源环保工程股份有限公司开发的具有自主知识产权的 $%# &’( 烟气脱硝技术在国华太仓
# ) *++ ,-机组中的应用情况， 以及为了实现锅炉系统与烟气脱硝系统的优化兼容， 对空气预热器、 引风机、 烟道等主要 设备进行的技术改造。$%# &’( 烟气脱硝技术工程应用表明： 脱硝效率达到 .+/ ， 残氨逃逸率小于 0 ) "+ 1 * ， &$# 氧化 率小于 "/ ， 工程总投资成本仅为国外的 0+/ ， 工程建设周期缩短 0 2 3 个月。 关键词：烟气脱硝； 选择性催化还原； 设备改造 中图分类号：43""
烟道外部充分加固和支撑， 以防止过度的颤动和 振动。烟道用足够强度的钢板制成， 以保证其能承受 所有荷重条件。焊接结构保证气密性， 所有焊接接头 在里外都进行连续焊。为了避免连接的设备承受其 他作用力， 特别注意烟道和钢支架的热膨胀。热膨胀 将通过带有内部导向板的 膨 胀 节 进 行 调 节， 阻止飞 灰进入膨胀节； 根据要求提 供 滑 动 支 架 以 承 受 烟 道 的热膨胀， 这些 支 架 高 度 应 可 以 调 节。所 有 烟 道 有 外部加强筋， 并 且 统 一 间 隔 排 列。为 了 保 持 烟 道 系 统结构的完整性， 圆形烟道 的 外 部 加 强 筋 也 需 统 一 间隔排列。
成为电力 视， 不久的将来， 其排放总量将会超过 &$# ， 行业的第一大酸性气体污染排放物。 相对于国外成熟的 &’( 技术， 我国在该技术应用 方面刚刚起步。#++6 年 " 月 " 日起火电厂开始执行 《 火电厂大气污染物排放标准》 ， 新的 89 "0##0 —#++0 强化了 5$ ( 排放控制。为解燃眉之急， 大量地重复引 进国外的烟气脱硝技术和设备， 严重依赖国外技术支 持， 而且技术费用高， 建设周期长， 不能满足国内日趋 增长的市场需求。同时， 也存在授权地与授权时间限 制， 容易陷入知识产权陷阱， 不利于国内电力环保事 业的长期健康发展。因此， 实现烟气脱硝成套设备和 催化剂的国产化， 开发适合我国国情并拥有自主知识 产权的整套烟气脱硝技术， 势在必行。
! ! 烟气中 5$ ( 是造成大气污染的主要物质之一。 #++6 年， 我国 5$ ( 排放总量达到 " *++ 万 7 左右， 电力 而且一直未得到有效地控制， 行业排放量大于 3+/ ， 目前其排放量随着火电机组装机容量增长而逐年增
［"］ 加 。如果燃煤电厂在 5$ ( 排放方面不予足够的重
司 # ) *++ ,- 机组烟气脱硝工程， 是我国首个真正意 义上建成并已投产的烟气脱硝工程， 也是我国第一个 应用具有自主知识产权的烟气脱硝技术工程， 同时也 是一个典型的已建机组的脱硝改造工程。#++* 年 " 月， 该项目其中 " 台机组与发电机组同步投入运行， 另 " 台机组预计 #++* 年 "# 月完成脱硝系统与锅炉系 统连通及相关改造。工程选择 &’( 作为烟气脱硝技 术， 在全负荷工况下脱硝效率 ! .+/ ， &$# 的氧化率 H "I +/ ， 氨逃逸率小于 0 ) "+ 1 * ， 不设烟气旁路装置， 脱硝反应剂采用液氨。脱硝系统年运行小时和设计 寿命与对应的主机一致， 系统可用率!.3/ 。
!9 ;& 工艺流程
国华太仓脱硝工程采用高尘布置方式， &’( 脱硝 系统工艺流程如图 " 所示。主要分为液氨储存及供 应系统和脱硝反应系统两部分。
;& !!! "#$ 烟气脱硝技术
# $ ! &’( 烟气脱硝技术是江苏苏源环保工程股份
有限公司 （简称苏源环保） 开发的， 以精准优化 （ $:7;<;=>? 7;@A） 、 个性化 （ %AB;C;BD>7;@A） 、 集成化 （ %A7EFG>7;@A） 为指导 思想， 运用原始创新、 集成创新和引进、 消化、 再创新相结 合的方法， 依靠公司研究力量开发的具有自主知识产权
!" !# 喷氨格栅设计
烟气和氨在催化剂进出口分布的好坏直接影响 着脱硝效率， 两者混合不均是造成 456 系统性能差的 常见原因， 并且可能会被误认成催化剂活性低。如果 氨在烟气中分布不均， 即某些区域过量， 会导致氨逃 逸率升高； 相反， 会导致反应区域脱硝效果差。在实 际工程应用中， 需要探寻一种比较经济且适合我国国 情的方式来实现较好的 789 : 7; ! 混合效果。 ;,! 456 技术通过对氨稀释空气与烟气的流速 &,1 支撑等因素的影响进行 比、 喷出角度、 管束布置、 综合分析， 数值计算， 获取喷氨计理论， 以 “ 主动利用不均” 代替传统的 “ 单一尺 度的平均化” 方法， 以此为基础进行优化设计。喷氨 格栅一般分若干个支管， 每根管子上开一定数量及尺 寸的孔， 氨稀释空气由此处喷入烟道与烟气混合； 同 时， 整个烟道截面被分成若干个控制区域， 每个控制区 域由一定数量的喷氨管道组成， 并设有阀门控制对应 区域的流量， 以匹配烟道截面各处 7;! 分布的不均衡。 该技术的实施， 使得氨扩散及混合距离变得尽可 能的短， 同时又能保证第一层催化剂上表面的速度标 准偏差小于 %< ， 789 : 7; ! 摩尔比标准偏差小于 =< ， 达到国际先进水平。为了充分实现该理念， 苏源环保 开发了专利技术 “ 流场自适应型喷氨装置” ， 实现高效 率、 低成本的 456 装置。
脱硫、 脱硝专题
!"# $%& 烟气脱硝技术及其工程应用 孙克勤等：
了适当的防磨措施。
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传热元件在传热、 防腐性能上优于合金钢， 价格相对 便宜， 所以冷段层宜采用搪瓷表面传热元件， 可以隔 断硫酸氢氨和金属接触， 而且表面光洁， 易于清洗干 净。搪瓷层稳定性好， 耐磨损， 使用寿命长， 一般不低 于 ) 万 *。 空气预热器吹灰器采用双介质 （ 蒸汽、 高压水） 吹 灰器， 蒸汽用作常规吹灰； 在空气预热器的压降超过 设计压降数值的一定倍数时， 可以用高压水在空气预 热器正常运行或停机时清洗。热端一般考虑增加 ’ 台普通吹灰器。空气预热器转子等结构需做一些局 部修改， 如由于冷端元件高度增加后， 无法再旁移调 换， 应改为从热端吊出等。这些措施最大限度地减小 锅炉装设脱硝装置后带来的不利影响， 并控制氨逃逸 率， 有效减少了空气预热器需要冲洗的次数， 基本保 证空气 预 热 器 的 原 有 性 能， 不会危及锅炉的安全 运行。 （ + ）引风机改造。风机是电厂锅炉的主要辅机 设备之一， 其所消耗的电量约占总发电量的 ’, )- . #, )- ， 因此， 采用高效率的风机型式及最佳的流量调 节方式可降低风机电耗。当对锅炉进行脱硝改造后， 一方面脱硝剂的喷入量相对较少， 对引风机风量的影 响可 忽 略 不 计； 但 另 一 方 面， 因 $%& 的 阻 力 增 加 约 ’ /// 01 ， 使引风机的风压相应提高， 其功率也相应增 加。一般电厂为了提高风机运行效率、 降低电耗， 风 机的裕度都较小， 因此根据脱硝工程情况， 对引风机 进行了增容改造。改造后的引风机在 23 点及 34%& 点效率都较高， 满足系统改造要求。 （ 5 ）烟道改造。装设 $%& 后， 根据可能发生的最 差运行条件 （ 例如： 温度、 压力、 流量） 进行核算， 对烟 道进行了相应的改造。烟道改造后提供平滑和稳定 的流动条件， 与工艺要求相一致； 在各种烟气温度、 压 力下和流层的不均匀条件下， 均能提供满意的运行； 确保在烟气系统中不会引起不利于运行的灰尘沉积。 尽可能优化设计了压降、 烟道走向、 形状和内部构件 （ 如导流板和转弯处导向板） 等。在所有烟道的转弯 处以及其他部分， 根据供货商提供的烟气流动模型研 究结果要求， 提供导向板， 并且导向板和转弯处考虑