火電廠鍋爐脫硫脫硝控制技術設計

火電廠鍋爐脫硫脫硝控制技術設計摘要：本文以北方某電廠為例，對火電廠鍋爐脫硫脫硝問題進行分析，對其工藝流程進行設計，從脫硫脫硝方案選擇、工藝系統設計及配置圖3個方面進行了具體地闡述，最終實現掌握電廠大氣污染排放量，為其它同類項目供應技術支持和借鑒。關鍵詞：脫硫脫硝；火電廠；大氣污染掌握大氣污染掌握問題始終是社會關注的熱點問題之一。資料表明，火電廠是大氣污染源產生的主要緣由之一，因此如何解決火電廠的大氣污染問題成為現實工程中的關鍵問題。其中火電廠鍋爐的脫硫脫硝工藝技術設計是其最重要的部分，本文主要針對北方熱電廠鍋爐脫硫脫硝工藝進行論證，從其方案選擇、系統設計，以及圖紙繪制等方面進行具體闡述。1工程概況本文所述電廠位于中原平原，其地質條件較好，項目選址合理。工廠為四邊形，總面積18203m2，建筑面積8000m2。工廠區(qū)的大門位于南側的中間，進入大門后在行政樓左側為鍋爐房，其內包括鍋爐間、軟水間、掌握室等，其西側為輸煤系統。鍋爐房的東側為煙囪，鍋爐房的西側為2個儲煤場。主干道寬度設置7m，次干道4m，均采納水泥路面，完全滿意廠區(qū)內消防和運輸的需要?？傮w規(guī)劃布局充分利用了地形，布局緊湊，以節(jié)約土地。本項目共有3臺鍋爐，2臺熱水鍋爐和1臺鏈條鍋爐，總出力設計125MW，3個余熱鍋爐和燃煤工業(yè)鍋爐產生的高溫水通過主管網輸送到熱力站，熱量通過熱交換器傳遞給低溫水，然后低溫水從二級管網輸送到熱用戶。DHL70-1.6/150/90-AIII鏈條鍋爐，噸位為100t/h，鍋爐給水溫度90℃，鍋爐供出熱水溫度為150℃，鍋爐效率83%；DHL29-1.25/130/90型熱水鍋爐，噸位為40t/h，鍋爐給水溫度90℃，鍋爐效率80%，鍋爐供出熱水溫度為130℃。本項目脫硫脫銷除塵技術是在3臺鍋爐的煙道出口分別預留脫硫除塵裝置建設用地，預留場地滿意脫硫除塵裝置的建設要求。本項目脫硝系統采納SCR與SNCR聯合脫硝工藝技術，首先在鍋爐排煙口設置SNCR噴淋層進行初步脫硝，然后煙氣經過煙道中SCR催化劑催化層進行進一步脫硝，從而使氮氧化物濃度大量降低，達到排放標準。SNCR噴淋裝置安裝在鍋爐燃燒系統中，SCR催化層安裝在煙道預留段中，不需額外預留建設用地。2工藝技術方案選擇2.1脫硫工藝方案選擇本文對幾種常用的脫硫技術方法進行比較，其對比結果見表1。表1脫硫工藝方案條件對比表<imgalt=“1.png”border=“0”src=“/UploadFiles/2019003/20204/Env/202004061655461540.png”/從表1可以看出，石灰石-石膏工藝可以廣泛的應用，并且不受煤燃燒的硫含量和單位容量限制，脫硫效率高，一般可達95%。該技術成熟，應用廣泛，石灰石-石膏工藝的綜合應用能夠滿意本項目脫硫率的要求。近年來，石灰石-石膏脫硫技術得到了很大的改善，掩蓋面積廣，成本也在下降。且產生的副產物處理便利，利用范圍廣，可以較大削減處理成本。雙堿法脫硫雖然與石灰石-石膏法同樣能達到95%以上，但副產物處理麻煩，一般都以拋棄為主，氨法適用機組小且汲取劑來源需要當地滿意這一條件，沒有石灰石-石膏法與雙堿法簡潔。所以本熱源廠最終采納石灰石-石膏法作為脫硫主要工藝。2.2脫硝工藝方案的選擇本文對4種不同的脫銷工藝方法進行對比，結果見表2。SCR與低氮燃燒技術雖然脫硝效率高，且產物穩(wěn)定，但設備成本較高。SNCR技術雖然成本較低但運行條件所需要的溫度較高且脫硝效率低，無法達到排放標準。所以本熱源廠最終選擇SCR與SNCR聯合脫硝工藝。依據《國家環(huán)境愛護“十三五”規(guī)劃》要求，新建燃煤鍋爐必需安裝脫硫脫硝設施，所以本項目選用在爐膛內添加氨水噴淋裝置進行SNCR法脫銷，并在鍋爐與脫硫塔之間的煙道添加SCR催化層，采納“+1”層，即使用3層備用1層，實現了削減NOX排放的目的。因此，脫硝項目選擇SCR與SNCR聯合脫硝工藝是可行的實施方案。表2脫硝工藝方案條件對比表<imgalt=“2.png”border=“0”src=“/UploadFiles/2019003/20204/Env/202004061655476212.png”/3工藝系統設計3.1脫硫除塵系統設計參數與性能要求依據煤質化驗報告，本項目用煤含硫率0.32%，灰分7.11%。本項目用煤量為9.56萬t/a（539.8t/d），3臺鍋爐共用1根煙囪，根據以上系數，結合煤質化驗結果，鍋爐出口煙氣量為983765108m3/a（277900m3/h）。本項目消耗石灰35.78kg/h（313.43t/a），石灰石為35.78kg（313.43t/a）。脫硫除塵系統設計參數見表3。表3脫硫除塵系統設計參數.<imgalt=“3.png”border=“0”src=“/UploadFiles/2019003/20204/Env/202004061655478772.png”/3.2脫硝工藝系統參數設計及性能要求依據計算，本項目3臺鍋爐總用煤量為9.56萬t/a（539.8t/d），3臺鍋爐最終經過總煙道共用1根煙囪。本項目選擇的催化劑層數為“2+1”的脫硝效率在70%~75%之上，為保證明際過程中的運行穩(wěn)定，SCR脫硝效率取最小值70%。為貫徹可持續(xù)進展，將脫硝效率提高到85%，則SNCR脫硝效率需要達到85%-70%=15%，即需要降低的氮氧化物濃度為42.86mg/m3，依據化學反應方程式需要的NH3的量為42.16t/a。3.3總平面布置脫硫除塵系統按其工藝特性集中布置于爐后。3臺鍋爐煙氣集中在1個總煙道，然后集中到袋式除塵器箱的中間部分用來收集煙氣中的灰塵和霧氣。脫硫布置方式采納1爐1塔的方式，泥漿循環(huán)泵分別設置在3個汲取塔的西側和東側。本項目所采納SCR與SNCR聯合脫硝工藝，具有脫硝效率高，不用添加額外設施只需要在鍋爐煙氣出口處設置氨水噴淋裝置和煙道預留段添加SCR催化層。脫硫脫硝除塵平面布置如圖1所示。<imgalt=“4.png”border=“0”src=“/UploadFiles/2019003/20204/Env/202004061655473949.png”/圖1脫硫脫硝除塵平面布置3.4脫硫工藝系統設計本項目設計采納石灰石-石膏法脫硫，不設煙氣旁路。（1）汲取劑制備與補充系統。該系統采納碳酸鈣作為汲取劑，碳酸鈣干粉料加入到富有氫離子的水中，然后再在溶液罐中進行配置，當配置成堿液之后將其加入脫硫塔中進行脫硫處理工藝，為了使處理后的脫硫產物能夠再生還原，一般將脫硫液放入再生池中，含渣液體進入沉淀池，清潔液回用于脫硫，脫硫殘渣進行脫水。在整個操作過程中，來自脫硫的很多固體殘余物和其他顆粒物質通過泥漿泵被泵送到石膏脫水系統中，且水被移除并返回到再生罐。由于部分碳酸鈣將在排出的殘渣中，所以碳酸鈣需定期補充，以確保整個脫硫系統的正常運行和煙氣排放達到標準；（2）SO2汲取系統。氣體進入汲取塔并朝上流淌。漿料逆流方式洗滌，氣體和液體完全接觸。充分汲取SO2，汲取液在再生池內反應后，再生過的碳酸鈣溶液循環(huán)打入汲取塔；（3）脫硫產物處理系統。由于脫硫與除塵屬于同一系統，所以其最終附屬產品為石膏漿和粉塵。經被濃縮后在灰渣間內臨時儲存，作為建材原料使用，溢流液回流到再生池內。3.5脫硝工藝系統設計<imgalt=“5.png”border=“0”src=“/UploadFiles/2019003/20204/Env/202004061655477534.png”/圖2脫硫系統流程圖脫硫液循環(huán)槽的作用是還原脫硫劑脫硫力量。本脫硫項目脫硫塔采納3層噴淋層，最終脫硫產物經過1次脫水和2次脫水收集在貯存庫中進行裝運或放置。脫硫系統流程如圖2所示。<imgalt=“6.png”border=“0”src=“/UploadFiles/2019003/20204/Env/202004061655474121.png”/圖3SCR/SNCR聯合脫銷工藝為了降低NOX排放，選用SCR與SNCR聯合脫硝工藝。SCR工藝雖然有著脫硝效率高、設備簡潔、占地面積小等特點，但是投資較高，需要的催化劑V2O5價格較高，所以選用聯合脫硫，從而降低成本，提高經濟效益。由于工藝脫硝效率達到了85%以上，故NOx濃度掌握在≤200mg/m3。本系統每臺鍋爐均設置1套SCR與SNCR聯合脫硝工藝設備。氨氣從氨貯存罐中進入蒸發(fā)器將氨水等蒸發(fā)為氣體或霧狀，然后經過噴嘴噴入進行反應。空氣預熱