福建后石電廠600MW機組煙氣脫硝系統及工藝特點介紹
福建漳州后石電廠由臺塑美國公司(PlasticsCorpUSA)投資興建,由華陽電業有限公司建設和運行。電廠設計裝機容量為6×600MW。三大主機采用三菱公司產品,鍋爐設備選用為三菱重工神戶造船廠(MHI.KOBE)設計制造的MO-SSRR型超臨界直流鍋爐。為滿足環保要求,鍋爐島設置兩臺除塵效率達99.85的雙室五電場靜電除塵器、煙氣脫硝和煙氣海水脫硫裝置。其中脫硫裝置是目前國內電力系統內安裝的最大的海水脫硫設施。煙氣脫硝裝置是我國大陸600MW機組安裝的第一臺煙氣脫硝處理裝置。
后石電廠煙氣脫硝流程及設計參數
1、脫硝方法及工藝流程
后石電廠600MW機組脫硝采用爐內脫硝和煙氣脫硝相結合的方法。爐內脫硝的方式采用PM型低NOX燃燒器加分級燃燒(三菱MACT爐內低NOX燃燒系統)脫硝法,脫硝效率可達65以上,排放NOX濃度在180ppm左右。煙氣脫硝方式采用日立公司的選擇性觸媒還原煙氣脫硝系統(SCR法)。這套脫硝系統主要用來將鍋爐排放煙氣中的氮氧化物分解成無害的氮氣和水,化學反應式如下:
4NO 4NH3 O2—4N2 6H2O
6NO2 8NH3—7N2 12H2O
NO NO2 2NH3—2N2 3H2O
液氨從液氨槽車由卸料壓縮機送入液氨儲槽,再經過蒸發槽蒸發為氨氣后通過氨緩沖槽和輸送管道進入鍋爐區,通過與空氣均勻混合后由分布導閥進入SCR反應器內部反應,SCR反應器設置于空氣預熱器前,氨氣在SCR反應器的上方,通過一種特殊的噴霧裝置和煙氣均勻分布混合,混合后煙氣通過反應器內觸媒層進行還原反應過程。脫硝后煙氣經過空氣預熱器熱回收后進入靜電除塵器。每套鍋爐配有一套SCR反應器,每兩臺鍋爐公用一套液氨儲存和供應系統。
2、煙氣脫硝(SCR)系統設計規范
煙氣脫硝系統及工藝特點
后石電廠煙氣脫硝SCR系統包括氨氣制備系統和脫硝反應系統兩部分組成。
1、脫硝反應系統
脫硝反應系統由觸媒反應器、氨噴霧系統、空氣供應系統所組成。
煙氣線路
SCR反應器位于鍋爐省煤器出口煙氣管線的下游,氨氣均勻混合后通過分布導閥和煙氣共同進入反應器入口。煙氣經過煙氣脫硝過程后經空氣預熱器熱回收后進入靜電除塵器。
SCR反應器
反應器采用固定床平行通道型式,反應器為自立鋼結構型。觸媒底部安裝氣密裝置,防止未處理過的煙氣泄漏。
SCR觸媒
SCR 系統所采用的觸媒型式為平板式,其特點如下:高活化性及壽命長;低壓力降、緊密性、剛性且容易處理。觸媒元件主要是不銹鋼板為主體,再鍍上一層二氧化鈦 (TiO2)作為觸媒活化元素。不銹鋼板在鍍二氧化鈦前需進行處理成為多孔性材料,煙氣平行流過觸媒元件使壓力降到最低。后石電廠煙氣脫硝觸媒由三層觸媒單位所組成觸媒區塊,反應器內觸媒容積380m3。
氨P空氣噴霧系統
氨和空氣在混合器和管路內充分混合,再將此混合物導入氨氣分配總管內。氨P空氣噴霧系統含供應函箱、噴霧管格子和噴嘴等。每一供應函箱安裝一個節流閥及節流孔板,可使氨P空氣混合物在噴霧管格子達到均勻分布。氨P空氣混合物噴射配合NOX濃度分布靠霧化噴嘴來調整。
SCR控制系統
每臺機組的煙氣脫硝反應系統的控制都在本機組的DCS系統上實現。
控制原理
SCR煙氣脫硝控制系統利用固定的NH3/NOX摩爾比來提供所需要的氨氣流量,進口NOX濃度和煙氣流量和乘積產生NOX流量信號,此信號乘上所需NH3/NOX摩爾比就是基本氨氣流量信號,摩爾比的決定是在現場測試操作期間來決定并記錄在氨氣流控制系統的程序上。若氨氣因為某些連鎖失效造成噴霧動作跳閘,屆時氨氣流控制閥關斷。SCR控制系統根據計算出的氨氣流需求信號去定位氨氣流控制閥,實現對脫硝的自動控制。通過在不同負荷下的對氨氣流的調整,找到最佳的噴氨量。
氨供應
氨氣流量可依溫度和壓力修正系數進行修正。從煙氣側所獲得的NOX訊號饋入具能計算所需氨氣流量的功能。控制器利用氨氣流量控制所需氨氣,使摩爾比維持固定。操作溫度最初設定點如下表所示:
稀釋空氣供應
稀釋空氣利用風門來手動操作,一旦空氣流調整后則空氣流就不需隨鍋爐負荷而調整。氨氣和空氣流設計稀釋比最大為5。稀釋空氣由送風機出口管路引出。
2、液氨儲存及供應系統
液氨儲存和供應系統包括液氨卸料壓縮機、液氨儲槽、液氨蒸發槽、氨氣緩沖槽及氨氣稀釋槽、廢水泵、廢水池等。液氨的供應由液氨槽車運送,利用液氨卸料壓縮機將液氨由槽車輸入液氨儲槽內,儲槽輸出的液氨于液氨蒸發槽內蒸發為氨氣,經氨氣緩沖槽送達脫硝系統。氨氣系統緊急排放的氨氣則排放氨氣稀釋槽中,經水的吸收排入廢水池,再經由廢水泵送至廢水處理廠處理。液氨儲存和供應系統的控制在1號機組的DCS上實現,就地也同時安裝了MCC手操。
卸料壓縮機
卸料壓縮機為往復式壓縮機,壓縮機抽取液氨儲槽中的氨氣,經壓縮后將槽車的液氨推擠入液氨槽車中。
液氨儲槽
六臺機組脫硝共設計三個儲槽,一個液氨儲槽的存儲容量為122m3。一個液氨槽可供應一套SCR機組脫硝反應所需氨氣一周。儲槽上安裝有超流閥、逆止閥、緊急關斷閥和安全閥做為儲槽液氨泄漏保護所用。儲槽四周安裝有工業水噴淋管線及噴嘴,當儲槽槽體溫度過高時自動淋水裝置啟動,對槽體自動噴淋減溫。
液氨蒸發槽
液氨蒸發槽為螺旋管式。管內為液氨管外為溫水浴,以蒸氣直接噴入水中加熱至40℃,再以溫水將液氨汽化,并加熱至常溫。蒸氣流量受蒸發槽本身水浴溫度控制調節。在氨氣出口管線上裝有溫度檢測器,當溫度低于10℃時切斷液氨進料,使氨氣至緩沖槽維持適當溫度及壓力。蒸發槽也裝有安全閥,可防止設備壓力異常過高。
氨氣緩沖槽
從蒸發槽蒸發的氨氣流進入氨氣緩沖槽,通過調壓閥減壓成1.8kgPcm2,再通過氨氣輸送管線送到鍋爐側的脫硝系統。
氨氣稀釋槽
氨氣稀釋槽為容積6m3的立式水槽。液氨系統各排放處所排出的氨氣由管線匯集后從稀釋槽低部進入,通過分散管將氨氣分散入稀釋槽水中,利用大量水來吸收安全閥排放的氨氣。
氨氣泄漏檢測器
液氨儲存及供應系統周邊設有六只氨氣檢測器,以檢測氨氣的泄漏,并顯示大氣中氨的濃度。當檢測器測得大氣中氨濃度過高時,在機組控制室會發出警報,操作人員采取必要的措施,以防止氨氣泄漏的異常情況發生。
系統排放
液氨儲存和供應系統的氨排放管路為一個封閉系統,將經由氨氣稀釋槽吸收成氨廢水后排放至廢水池,再經由廢水泵送至廢水處理站。
氮氣吹掃
液氨儲存及供應系統保持系統的嚴密性防止氨氣的泄漏和氨氣與空氣的混合造成爆炸是最關鍵的安全問題。基于此方面的考慮本系統的卸料壓縮機、液氨儲槽、氨氣溫水槽、氨氣緩沖槽等都備有氮氣吹掃管線。在液氨卸料之前通過氮氣吹掃管線對以上設備分別要進行嚴格的系統嚴密性檢查和氮氣吹掃,防止氨氣泄漏和與系統中殘余的空氣混合造成危險。
液氨儲存和供應控制系統
液氨儲存和供應控制由1號機組的DCS上實現。所有設備的啟停、順控、連鎖保護等都可從機組DCS上軟實現,設備及有關閥門啟停開關還可通過MCC盤柜硬手操。對液氨儲存和供應系統故障信號實現中控室報警光字牌顯示。
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