鄒縣四期工程煙氣脫硝方案簡述
前言：
根據我國大氣環境保護、治理的政策和需要，繼燃煤電站陸續同步建設煙氣脫硫裝置后，《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223-2003）要求“第3 時段（2004年1月1日起）火力發電鍋爐須預留煙氣脫除氮氧化物裝置空間”。本文就華電國際鄒縣發電廠四期工程的脫硝方案進行了論述和技術經濟比較。
華電國際鄒縣發電廠位于山東省鄒城市西南10公里的唐村鎮，是山東電力網的主力電廠，也是一座大型礦口電廠。電廠一期、二期工程共裝有四臺300MW機組 (改造后的實際出力為4x335MW)，已分別于1985年～1989年建成投產。三期工程裝設兩臺600MW機組，分別于1997年1月和11月投產。四期擴建工程安裝2臺1000MW超超臨界汽輪發電機組，采用招標方式確定了三大主機：鍋爐為東方鍋爐（集團）股份有限公司、BHK、BHDB的產品；汽輪機為東方汽輪機廠、日立的產品；發電機為東方電機股份有限公司的產品。
1. 煙氣脫硝方案
1.1 鄒縣四期工程已采取的措施
在電力行業控制NOx排放的方法，目前主要有爐內低氮燃燒技術和煙氣脫硝技術，前者是抑制和減少鍋爐燃燒過程中的NOx產生和排放，后者是從鍋爐排放的煙氣中脫除NOx。四期工程鍋爐招標時已要求鍋爐采取低NOx燃燒器加燃盡風的系統并保證NOx的排放濃度在350mg/Nm3以下，從一定程度上減少了 NOx的排放量。如果要在此基礎上進一步降低NOx的排放量，則必須采取煙氣脫硝的方法，例如SCR法。
1.2 SCR法脫硝方案
SCR工藝系統主要包括：SCR反應器及催化劑；氨制備、存儲系統；氨噴射系統和脫硝公用系統等。
1.2.1 SCR反應器及催化劑
1.2.2 氨制備、存儲系統
氨氣有兩種制備方法：直接法和間接法。
直接法通過液氨或氨水氣化制取氨氣，液態NH3必須存放在圓形或圓柱形壓力罐內，置放在地面或地下，存儲罐的設計容量可供兩星期使用。電廠存儲罐的尺寸在 50m3～200m3之間。NH3的儲放量超過3噸就必須對其安全性做出評價，即分析可能產生的所有偶發事件及后果。運行人員和電廠應按照目前的技術水平采取所有的安全措施。因此市區內的電廠必須建造地下儲罐，盡管儲放容量可能不需要這樣做。地下儲罐需要涂上防腐層（瀝青），而地面儲罐需要特殊的熱反射層。液態NH3采用壓力罐車運送，不足1000升的氨可用鋼瓶或壓力罐裝運。建議采用兩個罐，防止其中一個泄漏，并保證在一個罐維修時SCR反應器不間斷。儲罐、泵房及罐車都裝配有噴灑系統，以消除任何泄漏的氨氣。另外應將儲罐放在大型疏放槽內，疏放槽的大小必須至少能容納最大儲罐的2/3體積。
間接法即水解干尿素法，通過干尿素水解制取氨氣，其工藝流程大致如下：運輸卡車首先把尿素傾倒到一個傾卸罐里儲存，從傾卸罐出來的尿素進入一個混合箱，在混合箱里干尿素和利用循環泵打入的熱水混合，在攪拌器的作用下逐漸溶解，等尿素完全溶解后，用泵把尿素溶液打入溶液儲罐儲存。從儲罐出來的溶液在泵的作用下經過熱交換器吸熱加熱到反應溫度后進入水解槽，熱交換器的熱量來源為水解后的尿素殘液帶出的余熱，尿素溶液在水解槽內水解，產生氨氣，其化學反應方程式如下：
2. 預留的方案
2.1 方案一
本預留方案留出空預器上方安裝SCR反應器的位置，現階段采用煙道連接。待今后實施煙氣脫硝時，將這部分煙道拆除，同時加高空預器鋼架，安裝SCR反應器。
3. 經濟性分析
3.1 投資分析（一臺爐）
現階段進口脫硝裝置的初投資費在150～250元/kW左右（催化劑進口），若按190元/kW計，則每臺爐脫硝裝置總投資費用約為1.9億元，此部分費用包括脫硝外部系統造價，不包括安裝費用及引風機等的附加費用。催化劑的費用約占總投資的30%～40%。整個脫硝裝置增加的鍋爐鋼架重量約2000t，反應器的重量在1100t左右。
由于安裝脫硝裝置，煙氣側阻力增加約600～1300Pa，若按800Pa計，使得引風機的壓頭和電功率增加近22%，約增加投資270萬元。
另外，由于目前沒有脫硝裝置壓縮空氣的詳細用量，不知是否需要改造空壓機系統和廠化學站系統。
根據脫硝裝置和鋼結構增加的重量，估計設備基礎增加的費用約為250萬元。計算結果和經濟比較見下表：
3.3 年費用比較
采用最小年費用比較法，計算公式如下：
A=P·I (1+I)n/((1+I)n-1)+R+S=0.08549P+R+S
A--年費用 P--初投資 R--年運行費（含電費、檢修維護費）
n—經濟生產年（20年） I--年利率（貸款）取0.0576
S--系統費用，此處取0。
綜合以上各部分，單臺機組年費用比較見表3.3 -1。
表3.3 -1 年費用比較表（略）
4. 結論
根據上述分析，每臺爐煙氣脫硝的一次性投資約為2億元（按進口脫硝裝置投資費190元/kW計算），年運行費用約為2577.2萬元（催化劑壽命按10年計算），而年NOx排放收費僅415.8萬元。此外，鍋爐通過采用低氮燃燒技術后，要求鍋爐投標廠保證NOx的排放量在350mg/Nm3以下，已滿足大氣污染物排放標準GB13223-2003規定的≤400mg/Nm3的要求，故鄒縣四期工程最終采用了預留方案一：
1）鍋爐鋼架深度為74.8m。空預器處樁位、基礎和鋼架的設計考慮了將來安裝反應器和催化劑的荷載；
2）廠區內預留氨制備、存儲場地；
3）引風機采用靜葉可調軸流式，未考慮脫硝裝置阻力；
4）鍋爐在低負荷時煙溫仍可達到300多度，因此未設省煤器旁路；
5）空預器仍采用三段式結構，協議要求廠商設計時考慮裝設脫硝裝置后更換低溫段傳熱元件（搪瓷）時不影響空預器的整體布置、整體結構和性能。
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