选择性催化还原法烟气脱硝关键技术分析

第32卷第l2期2010年12月华电技术HuadianTechnologyV0l_32N0．12Dec．20l0选择性催化还原法烟气脱硝关键技术分析张洁，马骏彪，胡永峰，张杨(1．中国华电集团公司，北京100031；2．中国华电工程(集团)有限公司，北京100035)摘要：分析了目前我国烟气脱硝市场的情况，对选择性催化还原法脱硝技术的喷氨装置选型、流场模拟试验、SCR反应器设计、脱硝烟道灰斗设计、催化剂选型、脱硝系统调试、脱硝系统运行及维护管理等关键技术进行了论述，针对国内脱硝工程建设提出了几点建议。关键词：选择性催化还原法；烟气脱硝；关键技术中图分类号：X701文献标志码：A文章编号：1674—1951(2010)12—0071～041选择性催化还原法烟气脱硝技术概述我国从20世纪70年代就已开始进行酸雨控制的研究工作，但工程应用进展缓慢，20世纪末开始加快了酸雨的控制，并相继出台了大气污染防治法、排污费征收政策和火电厂脱硫电价补贴政策等，有力促进了SO：的治理工作，有效控制了酸雨区的扩散。NO不但对酸雨的形成影响很大，而且是光化学烟雾形成的催化剂，对大气的污染要远大于SO，的污染。我国“十一五”发展规划加大了对主要污染物的排放控制，并要求全国2010年主要污染物排放总量比2005年降低10％。在GB13223-2003《火电厂大气污染物排放标准》中，不但提高了火力发电锅炉及燃气轮机组氮氧化物最高允许排放浓度的限制，而且要求自2004年1月1日起，通过建设项目环境影响报告书审批的新建、扩建、改建火电厂建设项目须预留烟气脱除氮氧化物装置空间。GB13223-2003《火电厂大气污染排放标准》中对NO的排放有了更严格的要求，要求长江三角洲、珠江三角洲和京津冀地区以及各省会城市的燃煤锅炉NO排放值应控制在200mm以内。根据目前的脱硝技术特点，选择性催化还原SCR(Selec—tiveCatalyticReduction)法将成为国内大型燃烧设备首选的烟气脱硝技术。目前，我国各电力集团和发电公司也积极响应国家政策，开始将脱硝纳入电力建设总体规划中，新建火电机组同步建设脱硝装置，对已建机组逐步进行脱硝改造。基金项目：中国华电工程(集团)有限公司科技基金项目(CHECKJ一2007—02)收稿日期：2010—08—03由于SCR法烟气脱硝技术脱硝效率高，对锅炉系统影响小，国外80％以上机组采用SCR法烟气脱硝技术，目前国内脱硝项目刚刚起步，随着国家标准和鼓励政策的出台，脱硝工程将会逐步增加。本文主要对SCR法烟气脱硝的关键技术进行讨论，供国内脱硝工程建设时参考。2脱硝市场分析目前，我国烟气脱硝工程主要集中在火力发电厂，根据中电联统计，截止到2009年年底，我国火电总装机规模为652GW，如果按GB13223-2003《火电厂大气污染物排放标准》的要求，全国60％以上的火电机组需采用SCR法烟气脱硝技术才能达到排放标准，脱硝机组总装机量将达到391．23GW(不含新建机组)。如果按2015年前加装完成脱硝装置。计算，每年至少需建设脱硝工程的装机量达97．8GW，脱硝市场前景广阔，发展潜力巨大。3SCR法脱硝关键技术工程上常用的、成熟的脱硝技术主要有低氮燃烧技术、SNCR法烟气脱硝技术、SCR法烟气脱硝技术，本文仅针对工程上应用最多、脱硝效率高的SCR法烟气脱硝技术进行探讨。SCR法烟气脱硝系统组成可参见相关参考资料，本文不做详细说明，仅对脱硝工程建设中需注意的关键技术进行探讨。3．1喷氨装置喷氨装置作为SCR法脱硝装置的核心部分之一，直接影响脱硝效率及烟气系统阻力，从而影响脱硝系统的运行成本。目前，用于SCR法脱硝的喷氨装置主要有涡流混合器、喷氨静态混合器、喷氨格栅及矩齿喷氨格栅等(如图1所示)，其特点比较见表1。由中国·72·华宅擞术第32卷一圈■圈b喷氨静态混合器c喷氨格栅图1不I司类型的喷氨装置华电工程(集团)有限公司研制的矩齿防磨混合板简化以及计算网格的大小，以达到计算速度和精度型喷氨格栅，混合阻力低、混合效果好、混合距离短、统一的目的；为了便于脱硝系统入口边界条件的设安装方便、调试简单，与同类装置相比，可减少脱硝定，通常将省煤器换热管束出口作为脱硝系统CFD系统阻力50～100Pa，节约引风机电耗4％以上，节计算的人口，将锅炉空气预热器入口作为脱硝系统能效果明显。CFD计算的出口，易于设定CFD计算条件。进行物表1喷氨装置的特点比较3．2流场模拟试验进入反应器催化剂层入口的烟气流场分布均匀与否直接影响脱硝系统的各项性能指标，如果流场分布不均匀，不但会严重影响脱硝效率、增加氨的逃逸、加速催化剂磨损，严重时还会堵塞催化剂或引起空气预热器的堵塞和严重腐蚀，从而影响主机的正常运行，因此，流场模拟试验研究在脱硝系统设计中极为重要。典型流