第３２卷第１２期２０１０年１２月华电技术ＨｕａｄｉａｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＶ０１．３２Ｎｏ．１２Ｄｅｃ．２０ｌＯ选择性催化还原法烟气脱硝关键技术分析张洁１，马骏彪２，胡永峰２，张杨１（１．中国华电集团公司。北京１０００３１；２．中因华电工程（集团）有限公司．北京１０００３５）摘要：分析了目前我同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ｒ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—０４ｌ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。ＧＢ由于ＳＣＲ法烟气脱硝技术脱硝效率高，对锅炉系统影ｎｆｌｄ，，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。１３２２３－－２００３《火电厂大气污染排放标准》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２００ｍｇ／ｍ３以内。根据目前的脱硝技术特点，选择性催化还原ＳＣＲ（Ｓｅｌｅｃ－ｔｉｖｅＣａｔａｌｙｔｉｃ烧技术、ＳＮＣＲ法烟气脱硝技术、ＳＣＲ法烟气脱硝技术【２］，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ｌ所示），其特点比较见表ｌ。由中国Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）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：２０１０一０８一０３万方数据・７２・华电技术第３２卷图１不同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型喷氨格栅，混合阻力低、混合效果好、混合距离短、安装方便、调试简单，与同类装置相比，町减少脱硝系统阻力５０．１００Ｐａ，节约引风机电耗４％以上，节能效果明显。表ｌ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ｕ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，严霞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莺要。典型流场设计要求的反应器顶层催化剂层人口烟气条件见表２，如果要求脱硝效率达到８５％以上，则催化剂层入口的烟气条件还要更严格。表２典型催化剂层入口烟气流场条件流场模拟试验研究主要分为计算流体力学ＣＦＤ（ＣｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌＦｌｕｉｄＤｙｎａｍｉｃｓ）计算与物理模型试验验证２部分。ＣＦＤ计算最为关键的是计算模型的建立与边界条件的设定，计算模型建立时要根据实际烟气系统设计情况确定烟气系统内部件是否万方数据简化以及计算网格的大小，以达到计算速度和精度统一的目的；为了便于脱硝系统入口边界条件的设定，通常将省煤器换热管束出Ｅｌ作为脱硝系统ＣＦＤ计算的人口，将锅炉空气预热器人口作为脱硝系统ＣＦＤ计算的出口，易于设定ＣＦＤ计算条件。进行物理模型试验验证时，通常选用１：１５～１：１０的比例搭建试验装置，冷态试验时最大程度上使雷诺数与实际工程雷诺数一致，以准确地反映实际工程的流动特性，用以验证ＣＦＤ计算结果，从而保证实际工程烟气系统设计满足流场分布要求。３．３ＳＣＲ反应器的设计ＳＣＲ反应器作为ＳＣＲ法脱硝反应最为关键的设备，其截面的设计不但要考虑最佳烟气流速，还要考虑能够适应不同类型的催化剂模块布置、安装的要求。因此，反应器截面与催化剂的支撑梁的设计要按通用（满足蜂窝式、平板式、波纹板式催化剂模块）设计考虑，使得每种类型的催化剂模块都能互换安装。为了保证烟气在催化剂层的均匀性与入射角度，反应器顶部应设计有烟气整流层；为了防止反应器内部导流板、支撑结构等部件掉落的积灰以及烟道内絮状杂物堵塞催化剂孑Ｌ道，反应器内应设置碎灰格栅。催化剂的吊装是通过布置在反应器外的吊轨和电动葫芦来实现的，吊轨的设计要充分考虑催化剂模块、吊具、电动葫芦的重量以及吊装过程中各种摆动引起的惯性力的作用。反应器内催化剂安装轨道的设计要充分考虑易于催化剂模块的吊装并且要防止灰尘的堆积。为了防止催化剂层的积灰堵塞催化剂孔道，通常在每层催化剂层上部设置吹灰器。常用于ＳＣＲ法脱硝的吹灰器有声波和蒸汽２种形式，其选型与布置要根据具体工程烟气灰的特性以及反应器截面尺寸来确定“。３．４脱硝烟道灰斗ＳＣＲ法烟气脱硝装置的布置方式根据反应器布置位置的不同，通常可分为高尘布置与低尘布置‘２。，高尘布置的ＳＣＲ反应器通常布置在锅炉省煤第１２期张洁，等：选择性催化还原法烟气脱硝关键技术分析・７３・器与空气预热器之间，受布置宅间所限，ＳＣＲ反应器不能直接布置在锅炉省煤器下（立式锅炉除外），而是烟气通过水平烟道引出后再通过上升烟道连接ＳＣＲ反应器，经过脱硝反应后再通过ＳＣＲ反应器出口烟道回到空气预热器，典型布置如图２所示。典型高尘布置设计方式，在ＳＣＲ反应器入口和出口烟道均需设计排灰斗（特别是对于高粉尘烟气），这样，不但可以有效减小催化剂的磨损，而且可以有效减轻空气预热器的堵塞和磨损，同时也可以减少脱硝还原剂的消耗避，保汪系统安全、稳定运行。在工程建设中，为了降低工程造价、简化系统或受空间限制，通常取消了ＳＣＲ反应器出、人口的厌斗，这势必会导致运行不稳定，并且加大．ｒ催化剂的磨损，加快催化剂的失活。根据目前国内锅炉燃烧煤质多变的特点以及国内燃煤发电机组布置特点，在ＳＣＲ反应器人口烟道应设计灰斗，以保护催化剂、提高系统运行的可靠性、减少烟道内的磨损和降低运行维护成本。图２ＳＣＲ装置高尘布置示意图３．５催化剂选型目前，常用于ＳＣＲ法脱硝的催化剂主要为氧化钛基催化剂，其主要成分为ＴｉＯ：，Ｖ：Ｏ，，ＷＯ，和ＭｏＯ，等，主要有蜂窝式、平板式和波纹板式旧Ｊ。蜂窝式催化剂为均质一次挤出成型，具有较高的比表面积；平板式催化剂以不锈钢网格为基材，浸镀活性材料，有较高的耐飞灰磨损性和较低的压力损失，抗砷中毒能力强；波纹板式催化剂以强化的玻璃纤维为基材，浸镀活性材料，质量小、活性高、抗ＣａＯ中毒能力强。原则上，不同类型的催化剂均能满具体项目的各项性能指标要求，但不同类型的催化剂其活性、节距、有效比表面积、催化剂体积与阻力等均不相同，因此，可以通过比较来选择一种最佳的催化剂形式与布置方式，以提高项Ｈ的性价比，有效降低项目初建与运行成本一ｏ。３．６脱硝系统调试脱硝系统调试是保证系统运行的稳定性、可靠性以及能否达到设计性能保证ｆｆｆ最霞要的工作之一。脱硝系统调试叮分为２大部分：还原剂供应系统调试及喷氨系统调试。还原剂供应系统（常用还原剂为液氨．本文以液氨为例）主要包含液氨卸载、液氨蒸发及供应、罐区水喷淋、氨区消防及废气收集排放等子系统。还原剂供应系统的调试最重要的是卸氨前氨管道的气密性检查与氮气置换，要确保氨管道的气密性与氮气置换的彻底性，调试的关键是液氨蒸发系统的运行与控制。喷氨系统调试是脱硝系统调试最为关键和重要的部分，其不但关系到脱硝系统性能是否满足设计要求，还关系到脱硝系统是否能够优化运行。工程建设中由于新装的催化剂活性较高，脱硝系统运行初期，即便喷氨装置没有优化调整，通常也能满足性能要求。由于喷氨系统调试工作镀较大。脱硝工程往往会忽略喷氨系统的优化调试，这将严重影响脱硝系统的长期运行，工程建设中需特别注意。３．７脱硝系统运行与维护管理脱硝系统的ＩＦ确运行与定期维护是保证脱硝装置正常运行的关键，目前建设的脱硝系统Ｆｊ动化水平均较高，除了还原剂卸载外，基本町以实现尤人值守，仇系统的ｊ１：确运行、维护与管理｛仁常霞要。系统运行期Ｉｈ】要特别火注稀释风醚、脱硝效率、氨逃逸量、液氨耗鼠、催化剂层ｍ【力、空。气预热器阱ｉ力等参万方数据・７４・华电技术第３２卷数的变化，要按要求定期检查分析仪表、吹灰器、稀释风机、卸氨压缩机、催化剂的活性以及氨管道的泄露情况等ｉ６ｊ。价补贴）并加强监管，使得已建脱硝工程真正发挥其减排ＮＯ。的作用。另外，应加快和加强脱硝工程建设标准、规范的制定，以规范脱硝技术发展的方向和路线，指导脱硝工程的建设。４脱硝工程建设的几点建议４．１选择性引进技术，鼓励国产化烟气脱硝工程在国内刚刚起步，还处于工程示范阶段（包含国、内外总包建设的工程）。国内进行烟气脱硝工程建设的公司已有２０余家，且均以引进技术为主，只有极少数公司实现了国产化。作为ＳＣＲ法烟气脱硝工程核心的催化剂，国内已至少有９家生产厂且均为引进技术，而且还有新的生产厂在建设。对于脱硝技术及催化剂生产技术的引进，应该从国家及行业层面进行选择与控制，鼓励技术国产化及自主技术的研究，加大国内技术研究力度，避免重复引进。４．２工程建设侧重技术，严把质量目前，脱硝下程招标常常足低价中标，势必无法保证丁程质量。在通常情况下，工程项目在＿订丁研阶段就有概算，如果通过审肖就应该严格按照概算执行，投标价格若偏离概算较大，必定会有质茸｜＇廿Ｊ题。脱硝上程建设评标时应该偏莆技术及承包商资质、规模等，而不心仅以低价为导向。４．３政策到位，加强监管国家应该加强脱硝工程的运行监管，出台相关鼓励政策，促进行业健康发展，真正达到减少大气中ＮＯ，排放的目的。项目建成后，脱硝装置不投入运行，是一种违规的应对方式，也是对资源的极大浪费。国家应该出台相关政策（如参照脱硫工程的电（上接第７０页）５结束语根据目前脱硝技术的特点，ＳＣＲ法技术成熟可靠、脱硝效率高、对锅炉系统影响小，势必会成为国内大型机组首选的烟气脱硝技术。参考文献：［１］能源观察网．２００９年电力工业快报统计数据一览表［ＤＢ／ＯＬ］．（２０１０—０３—２６）［２０１０—０８—０１］．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｈｉｎａｅｒｏ．ｃｏｍ．ｃｎ／ｎｙｓｊ／ｔｊｓｊ／０３／４００７．ｓｈｔｍｌ．［２］胡水锋，白永锋．ＳＣＲ法烟气脱硝技术在火电厂的应用［Ｊ］．节能技术，２００７。２５（２）：１５４—１５５．［３］华电环保系统工程有限公司．ＳＣＲ法烟气脱硝的喷氨格栅装置：中国，ＣＮ２００９１００８９８１７．ｘ［Ｐ］．２００９—１２—１６．［４］陈鹏，胡永锋．朱连森．选择性催化还原法烟气脱硝装置氨站的典剖设计［Ｊ］．华电技术，２０１０．３２（１１）：７６—７８．［５］蒋文举，赵君科，尹华强，等．烟气脱硫脱硝技术手册［Ｍ］．北京：化学丁业＿｝ｆｊ版社，２００７．［６］吕Ｍ波，李林，千淑荣，等．选择性催化还原法烟气脱硝装置流动及阻力特性的研究［Ｊ］．华电技术，２００９．３ｌ（１２）：８一ＩＩ．（编辑：刘芳）作者简介：张洁（１９７５一）．女，江苏江阳人，工程师，从事火电厂烟气除尘、脱硫及脱硝等环保工程管理方面的工作。ｏ●ｏ●ｏ●ｏ・ｏ●ｏ●（＞●ｏ●ｏ●ｏ●ｏ●ｏ●ｏ●ｏ●◇●ｏ●ｏ●・》●ｏ●ｏ●（＞●ｏ●ｏ●ｏ●ｏ●ｏ●‘：）・●・－＝＞●ｏ●ｏ●ｏ●ｏ●ｏ●ｏ●ｏ●ｏ●ｏ●ｏ●ｏ●・＝＞●ｏ●ｏ●ｏ●ｏ●ｏ●ｏ●定运行。６结束语汽轮机润滑油压低是造成机组断油烧瓦的主要原因，也是国电发［２０００］５８９（防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》中霞点预防的一项。运行中出现润滑油压低的现象时．除了常规判断外，应重点考虑油管路是否存在异物堵塞情况。对此，包头发电分公司制订了防范措施，加强了检修过程安全和质量管理，完善运行数据采集和分析，顺利解决了润滑油压低的问题，保证了机组安全运行，为同类型机组润滑图４‘２射油器入口异物油系统故障分析及处理积累了丰富的经验。（编辑：刘芳）作者简介：杨建平（１９７４一），男，陕西宝鸡人。工程师，从事电厂汽机运行管理方面的工作。２０１０年６月１２日，主油箱油质化验合格后‘２机组启动，２０１０年６月１３日，‘２机组转速达３０００ｒ／ｍｉｎ，润滑油系统运行正常，停运交流润滑油泵及高压备用密封油泵，正常备用。保证了机组安全、稳万方数据