基于新时代燃机脱硝相关技术的探讨与分析

基于新时代燃机脱硝相关技术的探讨与分析

李浩然

华能南京燃机发电有限公司江苏南京210000

摘要：现中国经济正在飞速发展，社会也在进步，国家提倡绿色能源越来越深入人心，这就要求新时代我们燃机脱硝技术不仅仅要进步，更要注重绿色、环保。本文论述了应用于SCR脱硝装置的原理及技术特点。同时针对9FB燃气-蒸汽联合循环机组，对国内燃气-蒸汽联合循环SCR系统设置及关键设备的选型进行介绍，探讨脱硝装置的系统设计及工程应用。

关键词：绿色能源；环保；9FB；脱硝

0引言

随着中国经济的高速发展，各个行业的发展势头呈现良好趋势，其中火电机组装机容量也不断提高，在当前电力需求迅速增长的趋势下，火电厂排放的烟气污染日益严重。烟气中包含二氧化硫、烟尘和NOx等较多污染物，其中二氧化硫与烟尘的治理已获得较高的成效，而NOx的治理才初露头角。NOx不仅会造成严重的环境污染，其还会破坏臭氧层，引发较多的酸雨，进而危害人们的身体健康。如何控制NOx排放水平、提高电厂整体生态效益已成为火电厂企业面临的重大课题。因此，加强有关火电厂锅炉烟气脱硝工艺的研究，对于改善电厂烟气脱硝工艺水平具有重要的现实意义尤其是近些年，随着国内环保标准的日益提高，国内新建的多个燃机项目装设了脱硝装置或者预留脱硝的空间。本文通过相关理论分析和9FB燃机锅炉烟气脱硝装置工程并对其脱硝装置进行了探讨及研究。

图1大气污染物排放限值

1相关技术

1.1工艺

燃烧后脱硝技术中比较常用的选择性非催化还原脱硝技术、选择性催化还原脱硝技术和SCR/SNCR混合技术。在此三种技术中选择性非催化还原脱硝技术的成本较低，其在成本要求不高的企业中比较常用，所以其市场需求较高；选择性催化还原脱硝技术具有最佳的脱硝效率，其可符合当前执行最为严格的环保规范标准，所以其市场前景相对广阔；SCR/SNCR混合技术是将SCR与SNCR脱硝的良性优点共同融合形成的一种技术，其具有较高的脱硝效率、较低的成本费用、较小的反应塔体积、较少的催化剂用量、较强的空间适应性等优势，所以该种技术的市场需求会逐渐扩大。当前在烟气脱硝装置的具体使用中，选择性催化还原脱硝技术的应用率在87%左右，是现在各类火电厂采用的主要烟气脱硝技术

1.2脱销效率

在燃煤机组中，烟气中NOx的成分主要是NO，约占总NOx含量的95%，而NO2仅占5%左右，因此SCR反应是基于反应式（1）、（2）进行的。与燃煤机组不同，燃机排气中的NO2含量较高，根据燃机工况及燃烧方式的不同，NO2可能会占到烟气总NOx含量的50%以上，此时会有一部分NO2按照反应式（3）进行反应，因此在余热锅炉脱硝中可能会同时发生上述三个反应。需要注意的是，反应式（3）的反应速度远小于反应式（1）和（2），因此当NO2占总NOx含量50%以上时，NO2的含量越高，整体的反应速度越慢，此时需要更多的催化剂来保证脱硝效率。

2SCR及相关探讨

SCR是目前最成熟的烟气脱硝技术，它是一种炉后脱硝方法，最早由日本于20世纪60~70年代后期完成商业运行，是利用还原剂（NH3，尿素）在金属催化剂作用下，选择性地与NOx反应生成N2和H2O，而不是被O2氧化，故称为"选择性"。世界上流行的SCR工艺主要分为氨法SCR和尿素法SCR2种。此2种方法都是利用氨对NOx的还原功能，在催化剂的作用下将NOx（主要是NO）还原为对大气没有多少影响的N2和水，还原剂为NH3。，燃气联合循环锅炉SCR脱硝装置与常规燃煤火电机组SCR法脱硝装置工作原理基本相同，但对于燃气项目来说，由于燃气排气成分及锅炉结构布置等因素，在SCR系统设计及主要设备选型上与燃煤机组是有较大差别的。本文就结合9FB燃机锅炉脱硝工程对系统设计做简单的介绍，并探讨配备9FB燃机余热锅炉SCR脱硝装置在系统设计及设备选型上应注意的问题。

2.1国内某电厂9FB机组SCR系统简介

本工程为新建1套“二拖一”+1套“一拖一”燃气蒸汽联合循环发电供热机组，共包含三台配9FB等级燃机的余热锅炉，燃机采用GE9371FB型燃机，余热锅炉采用三压、再热、无补燃、卧式余热锅炉。由于本工程环保要求比较严格，燃机采用了低NOx燃烧技术，同时余热锅炉设置SCR脱硝装置进一步降低NOx排放。

2.2关键部件选型及工程应用重点分析

催化剂是SCR脱硝系统的核心部件，催化剂型式及参数的选择将直接影响SCR脱硝效果。火电机组脱硝中广泛应用的催化剂主要有三种形式：蜂窝式、板式、波纹板式，三种形式的催化剂活性成分相同，但由于生产工艺的不同，有着各自的优缺点。其中，板式催化剂采用压型覆涂的生产工艺，相对于蜂窝催化剂，抗堵灰能力较强，但比表面积较小，对于低灰份项目需要较大的体积，经济性较差，通常应用于高灰分的燃煤机组。

2.3选择性非催化还原脱硝技术

（1）系统组成：选择性非催化还原脱硝可分为四个过程：还原剂喷入及储存；还原剂计量输出，同水混合稀释；将充分稀释后的还原剂喷入到锅炉的恰当位置；烟气与还原剂相互作用发生反应。

其系统设计主要曹勇模块化方式，通常分为还原剂计量模块、还原剂循环模块、还原剂均分模块、还原剂水稀释模块、还原剂注入器模块等部分。

当还原剂采用NH3时：4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O，此反应需在950℃的温度下进行；

（3）技术特点：①参与反应的还原剂不仅可以使用氨，还可使用尿素，且尿素在使用和储存过程中安全性比较高；②此种技术的脱硝效率通常控制在20%～40%范围内，若更深层次提高脱硝效率则会加大氨的逃逸率，影响下游设备运行，且容易引发二次污染；③在催化剂条件下，SCR处理中一些SO2会转换形成SO3，而在SNCR中不存在此类现象，其氨逃逸率通常调整在5～15ppm之间。

3结束语

燃机脱硝效率的高低将直接关系着火电厂的整体生产效率及生态效益，如何在新时代大环境下，在保护生态环境的同事使生产效率高效，一直是我们需要研究的重要课题之一，因此，相关技术与研究人员应加强有关火电厂燃机烟气脱硝技术的研究，需要我们共同努力，以改善目前的燃机脱硝水平。

参考文献：

[1]赵全中，田雁冰.火电厂烟气脱硝技术介绍[J].内蒙古电力技术.2012，（10）.

[2]杨日光，韩利，杨涛，刘强.燃煤电厂脱硝新技术研究进展[J].东北电力大学学报.2013（35）.