邹县四期工程烟气脱硝方案简述
前言：
根据我国大气环境保护、治理的政策和需要，继燃煤电站陆续同步建设烟气脱硫装置后，《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2003）要求“第3 时段（2004年1月1日起）火力发电锅炉须预留烟气脱除氮氧化物装置空间”。本文就华电国际邹县发电厂四期工程的脱硝方案进行了论述和技术经济比较。
华电国际邹县发电厂位于山东省邹城市西南10公里的唐村镇，是山东电力网的主力电厂，也是一座大型矿口电厂。电厂一期、二期工程共装有四台300MW机组 (改造后的实际出力为4x335MW)，已分别于1985年～1989年建成投产。三期工程装设两台600MW机组，分别于1997年1月和11月投产。四期扩建工程安装2台1000MW超超临界汽轮发电机组，采用招标方式确定了三大主机：锅炉为东方锅炉（集团）股份有限公司、BHK、BHDB的产品；汽轮机为东方汽轮机厂、日立的产品；发电机为东方电机股份有限公司的产品。
1. 烟气脱硝方案
1.1 邹县四期工程已采取的措施
在电力行业控制NOx排放的方法，目前主要有炉内低氮燃烧技术和烟气脱硝技术，前者是抑制和减少锅炉燃烧过程中的NOx产生和排放，后者是从锅炉排放的烟气中脱除NOx。四期工程锅炉招标时已要求锅炉采取低NOx燃烧器加燃尽风的系统并保证NOx的排放浓度在350mg/Nm3以下，从一定程度上减少了 NOx的排放量。如果要在此基础上进一步降低NOx的排放量，则必须采取烟气脱硝的方法，例如SCR法。
1.2 SCR法脱硝方案
SCR工艺系统主要包括：SCR反应器及催化剂；氨制备、存储系统；氨喷射系统和脱硝公用系统等。
1.2.1 SCR反应器及催化剂
1.2.2 氨制备、存储系统
氨气有两种制备方法：直接法和间接法。
直接法通过液氨或氨水气化制取氨气，液态NH3必须存放在圆形或圆柱形压力罐内，置放在地面或地下，存储罐的设计容量可供两星期使用。电厂存储罐的尺寸在 50m3～200m3之间。NH3的储放量超过3吨就必须对其安全性做出评价，即分析可能产生的所有偶发事件及后果。运行人员和电厂应按照目前的技术水平采取所有的安全措施。因此市区内的电厂必须建造地下储罐，尽管储放容量可能不需要这样做。地下储罐需要涂上防腐层（沥青），而地面储罐需要特殊的热反射层。液态NH3采用压力罐车运送，不足1000升的氨可用钢瓶或压力罐装运。建议采用两个罐，防止其中一个泄漏，并保证在一个罐维修时SCR反应器不间断。储罐、泵房及罐车都装配有喷洒系统，以消除任何泄漏的氨气。另外应将储罐放在大型疏放槽内，疏放槽的大小必须至少能容纳最大储罐的2/3体积。
间接法即水解干尿素法，通过干尿素水解制取氨气，其工艺流程大致如下：运输卡车首先把尿素倾倒到一个倾卸罐里储存，从倾卸罐出来的尿素进入一个混合箱，在混合箱里干尿素和利用循环泵打入的热水混合，在搅拌器的作用下逐渐溶解，等尿素完全溶解后，用泵把尿素溶液打入溶液储罐储存。从储罐出来的溶液在泵的作用下经过热交换器吸热加热到反应温度后进入水解槽，热交换器的热量来源为水解后的尿素残液带出的余热，尿素溶液在水解槽内水解，产生氨气，其化学反应方程式如下：
2. 预留的方案
2.1 方案一
本预留方案留出空预器上方安装SCR反应器的位置，现阶段采用烟道连接。待今后实施烟气脱硝时，将这部分烟道拆除，同时加高空预器钢架，安装SCR反应器。
3. 经济性分析
3.1 投资分析（一台炉）
现阶段进口脱硝装置的初投资费在150～250元/kW左右（催化剂进口），若按190元/kW计，则每台炉脱硝装置总投资费用约为1.9亿元，此部分费用包括脱硝外部系统造价，不包括安装费用及引风机等的附加费用。催化剂的费用约占总投资的30%～40%。整个脱硝装置增加的锅炉钢架重量约2000t，反应器的重量在1100t左右。
由于安装脱硝装置，烟气侧阻力增加约600～1300Pa，若按800Pa计，使得引风机的压头和电功率增加近22%，约增加投资270万元。
另外，由于目前没有脱硝装置压缩空气的详细用量，不知是否需要改造空压机系统和厂化学站系统。
根据脱硝装置和钢结构增加的重量，估计设备基础增加的费用约为250万元。计算结果和经济比较见下表：
3.3 年费用比较
采用最小年费用比较法，计算公式如下：
A=P·I (1+I)n/((1+I)n-1)+R+S=0.08549P+R+S
A--年费用 P--初投资 R--年运行费（含电费、检修维护费）
n—经济生产年（20年） I--年利率（贷款）取0.0576
S--系统费用，此处取0。
综合以上各部分，单台机组年费用比较见表3.3 -1。
表3.3 -1 年费用比较表（略）
4. 结论
根据上述分析，每台炉烟气脱硝的一次性投资约为2亿元（按进口脱硝装置投资费190元/kW计算），年运行费用约为2577.2万元（催化剂寿命按10年计算），而年NOx排放收费仅415.8万元。此外，锅炉通过采用低氮燃烧技术后，要求锅炉投标厂保证NOx的排放量在350mg/Nm3以下，已满足大气污染物排放标准GB13223-2003规定的≤400mg/Nm3的要求，故邹县四期工程最终采用了预留方案一：
1）锅炉钢架深度为74.8m。空预器处桩位、基础和钢架的设计考虑了将来安装反应器和催化剂的荷载；
2）厂区内预留氨制备、存储场地；
3）引风机采用静叶可调轴流式，未考虑脱硝装置阻力；
4）锅炉在低负荷时烟温仍可达到300多度，因此未设省煤器旁路；
5）空预器仍采用三段式结构，协议要求厂商设计时考虑装设脱硝装置后更换低温段传热元件（搪瓷）时不影响空预器的整体布置、整体结构和性能。
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