某電廠裝機(jī)容量為6x600MW。鍋爐設(shè)備選用MO-SSRR 型超臨界直流鍋爐。為滿足環(huán)保要求，鍋爐設(shè)置兩臺(tái)除塵效率為99.85％的雙室五電場(chǎng)靜電除塵器，配套煙氣脫硝和海水法脫硫裝置。脫硫裝置是目前國(guó)內(nèi)電廠最大的海水脫硫設(shè)施。煙氣脫硝裝置是我國(guó)大陸的第一臺(tái)。電廠采用集束式煙囪，三臺(tái)機(jī)組共用一組煙囪，外筒為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)筒用耐腐蝕合金鋼制成。設(shè)計(jì)該系統(tǒng)是基于以下因素進(jìn)行的：

(1）催化劑形式和節(jié)距的選擇，依所確定的流程達(dá)到最優(yōu)化；

(2）反應(yīng)器和催化劑模塊應(yīng)緊密布置，提供較小安裝空間并節(jié)省SCR反應(yīng)區(qū)域的占地面積；

(3）有效保護(hù)催化劑，防止遭受有毒物質(zhì)損壞。

電廠的煙氣脫硝系統(tǒng)是我國(guó)內(nèi)地的第一套600MW 機(jī)組配套脫硝裝置，也是電力行業(yè)目前最大的煙氣脫硝裝置。這套系統(tǒng)的設(shè)計(jì)融合了煙氣脫硝方面的先進(jìn)技術(shù)，系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，為我國(guó)火電站煙氣脫硝技術(shù)發(fā)展發(fā)揮了積極作用。

1．設(shè)計(jì)條件

設(shè)計(jì)條件見下面表格：

2．工藝流程

電廠的NOx減排采用爐內(nèi)低NO2燃燒技術(shù)和煙氣脫硝工藝相結(jié)合的辦法。爐內(nèi)減排技術(shù)采用PM型低NO2燃燒器加分級(jí)燃燒法，減排效率可達(dá)65％，排放的NO2濃度在370mg／m3左右（按NO2計(jì)）。煙氣脫硝采用選擇性催化還原（SCR）法。

工藝流程如圖8-5所示，液氨用槽車運(yùn)輸由卸料壓縮機(jī)送入液氨貯槽，再經(jīng)氨蒸發(fā)器蒸發(fā)為氨氣，然后通過氨緩沖槽和輸送管道送人鍋爐區(qū)，將氨與空氣均勻混合再經(jīng)分布借導(dǎo)閥送入SCR反應(yīng)器。氨氣在SCR反應(yīng)器的上方，通過特殊的噴氨裝置使它與煙氣充分混合，混合后的煙氣在觸媒層內(nèi)進(jìn)行還原反應(yīng)。該裝置運(yùn)行結(jié)果，減排量為36.5kg／h，氨泄漏量（質(zhì)量濃度）低于3.8mg／m3。

圖8-5 電廠煙氣脫硝工藝流程

脫硝后煙氣經(jīng)空氣預(yù)熱器熱回收后進(jìn)入靜電除塵器。然后經(jīng)FGD裝置脫硫排放。每臺(tái)鍋爐配設(shè)一套scr反應(yīng)器，每?jī)膳_(tái)鍋爐共用一套液氨貯存和供應(yīng)系統(tǒng)。

3．脫硝裝置的組成

脫硝裝置由SCR反應(yīng)器系統(tǒng)和氨貯存供應(yīng)系統(tǒng)兩部分組成。

(1)SCR反應(yīng)器系統(tǒng)反應(yīng)系統(tǒng)包括催化反應(yīng)器、噴氨裝置、空氣供應(yīng)系統(tǒng)。反應(yīng)器位于鍋爐省煤器出口煙管的下游，氨氣稀釋后通過分布借導(dǎo)閥與煙氣混合均勻進(jìn)人反應(yīng)器，煙氣經(jīng)脫硝后在空氣預(yù)熱器回收熱后送往靜電除塵器和fgd系統(tǒng)，然后排入煙囪。

反應(yīng)器。反應(yīng)器采用固定床平行通道形式，為了提高脫硝效率和延長(zhǎng)使用壽命，預(yù)留一個(gè)床層位置當(dāng)脫硝效率低于規(guī)定值時(shí)安裝催化劑使用。反應(yīng)器為直立鋼結(jié)構(gòu)形式，具有外部機(jī)殼和內(nèi)部催化劑床層支撐結(jié)構(gòu)，能承受壓力、地震、灰塵、催化劑負(fù)荷和熱應(yīng)力等。外殼施以絕緣包裝，支撐所有荷重，并提供風(fēng)管氣密。催化劑底部安裝氣密裝置，防止未處理的煙氣泄漏。催化劑通過反應(yīng)器外的籍載器從側(cè)門裝入反應(yīng)器內(nèi)。

②催化劑。SCR系統(tǒng)所采用的催化劑為平板式，具有高活性，長(zhǎng)壽命，低壓降，緊密，剛性和容易處理等特點(diǎn)。催化劑分為元件、單位及模塊3種。每一個(gè)催化劑單位由多個(gè)厚1mm、節(jié)距6mm的元件組成。催化劑元件是以不銹鋼板為主體，鍍上一層二氧化鈦(tio2）作為活性組分。不銹鋼板在鍍二氧化鈦前需進(jìn)行表面處理形成多孔性材料。煙氣平行流過催化劑元件應(yīng)使壓力降最低。多個(gè)元件組裝成為一個(gè)催化劑單位，多個(gè)單位組成催化劑模塊。該廠使用的模塊由3個(gè)催化劑單位組成。反應(yīng)器內(nèi)催化劑的總體積為380m3。

③噴氨裝置。氨和空氣在混合器和管道內(nèi)借流體流動(dòng)而充分混合，然后導(dǎo)入氨氣分配總管內(nèi)。噴氨系統(tǒng)包括供應(yīng)函箱、噴管格子和噴嘴，每個(gè)供應(yīng)函箱安裝一個(gè)節(jié)流閥及節(jié)流孔板，使氨／空氣混合氣在噴管格子達(dá)到均勻分布。手動(dòng)節(jié)流閥的設(shè)定是靠煙管取樣所獲得的nh3/no2（摩爾比）來調(diào)節(jié)，噴管位于催化劑床層上游煙管內(nèi)，由噴管和噴嘴組成。

④稀釋空氣系統(tǒng)。氨／空氣混合器所需的稀釋空氣是利用風(fēng)門手動(dòng)操作的，一旦空氣流調(diào)整后就不需隨鍋爐負(fù)荷再調(diào)整。氨氣和空氣流設(shè)計(jì)稀釋比最大為5%，當(dāng)鍋爐低負(fù)荷且noz濃度低時(shí)，氨濃度將降低至5%，止回閥安裝在氨氣管線上且位于氨／空氣混合器的上游，用以防止煙氣回流。稀釋空氣由送風(fēng)機(jī)出口管路引出。

⑤scr控制系統(tǒng)。煙氣脫硝反應(yīng)系統(tǒng)的控制都在本機(jī)組的dcs系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)。控制系統(tǒng)利用設(shè)定的nh3/no2摩爾比提供所需要的氨氣流量，入口NO，濃度和煙氣流量的乘積產(chǎn)生no，流量信號(hào)，此信號(hào)乘上所需NH32摩爾比就是氨氣流量信號(hào)。摩爾比的數(shù)值是在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試操作期間決定的并記錄在氨氣流控制系統(tǒng)的程序上。所計(jì)算出的氨氣流需求信號(hào)送到控制器并和真實(shí)氨氣流的信號(hào)相比較，所產(chǎn)生的誤差信號(hào)經(jīng)比例加積分處理定位氨氣流控制閥，若氨氣因?yàn)槟承┻B鎖失效造成動(dòng)作跳閘，則氨氣流控制閥關(guān)斷。按照設(shè)計(jì)脫硝66.7％的效率，依據(jù)eCO入口no，濃度和設(shè)計(jì)要求的最大氨漏失量3.8mg/m3計(jì)算出修正的摩爾比并輸至氨氣流控制系統(tǒng)的程序上。SCR控制系統(tǒng)根據(jù)計(jì)算出的氨氣流需求信號(hào)去定位氨氣流控制閥，實(shí)現(xiàn)對(duì)脫硝的自動(dòng)控制。通過在不同負(fù)荷下對(duì)氨氣流的調(diào)整，找到最佳的噴氨量。

(2）氨儲(chǔ)存供應(yīng)系統(tǒng) 計(jì)量的氨氣可依溫度和壓力修正系數(shù)進(jìn)行修正。從煙氣側(cè)所獲得的no，信號(hào)饋入有計(jì)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。氦氣供應(yīng)管線上有一個(gè)緊急關(guān)斷裝置，當(dāng)入口煙氣溫度過低、過高或氨空氣稀釋比過高時(shí)，均與該裝置連鎖，迅速關(guān)斷，以確保操作安全和防止催化劑損壞。最初設(shè)定點(diǎn)見表8-8。

氨貯存供應(yīng)系統(tǒng)包括卸料壓縮機(jī)、貯槽、氨蒸發(fā)器、氨氣緩沖槽及稀釋槽、廢水泵、廢水池等。液氨的供應(yīng)由槽車運(yùn)送，利用卸料壓縮機(jī)將液氨從槽車送入貯槽內(nèi)，再由貯槽送往蒸發(fā)器蒸發(fā)成氨氣，然后經(jīng)緩沖槽送達(dá)脫硝系統(tǒng)。當(dāng)氨氣系統(tǒng)緊急排放時(shí)氨氣被排入氨氣稀釋槽中，用水吸收排入廢水池，再經(jīng)由廢水泵送至廢水處理廠處理。液氨貯存供應(yīng)系統(tǒng)的控制在1號(hào)機(jī)組的DCS上實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)場(chǎng)也就地安裝了MCC手工操作。

①卸料壓縮機(jī)。卸料壓縮機(jī)為往復(fù)式壓縮機(jī)，壓縮機(jī)抽取貯槽上的氨氣進(jìn)行壓縮，將槽車的液氨卸入貯槽中。

②液氨貯槽。6臺(tái)機(jī)組脫硝共設(shè)計(jì)3個(gè)貯槽，一個(gè)貯槽的存儲(chǔ)容量為122m3。可供一套機(jī)組脫硝反應(yīng)所需氨氣的一周消耗量，貯槽上安裝有超流閥、逆止閥、緊急關(guān)斷閥和安全閥作為貯槽安全保護(hù)設(shè)施。貯槽還裝有溫度計(jì)、壓力表、液位計(jì)和相應(yīng)的變送器將信號(hào)送至1號(hào)機(jī)組的DCS控制系統(tǒng)，用于貯槽內(nèi)溫度或壓力超高報(bào)警。貯槽四周安裝有工業(yè)水噴淋管線及噴嘴，當(dāng)槽體溫度過高時(shí)，對(duì)槽體自動(dòng)噴淋降溫。

③氨蒸發(fā)器。氨蒸發(fā)器為螺旋管水浴式。管內(nèi)液氨，管外溫水浴，以蒸汽直接噴入水中加熱至40℃，再用溫水將液氨汽化，并保持氨氣常溫。蒸汽流量受蒸發(fā)器本身水浴溫度控制調(diào)節(jié)，當(dāng)水的溫度高過45℃時(shí)則切斷蒸汽源，并在控制室DCS上報(bào)警顯示。氨蒸發(fā)器上裝有壓力控制閥將氨氣壓力控制在0.21MPa，當(dāng)出口壓力達(dá)到0.38MPa時(shí)，切斷液氨進(jìn)料。在氨氣出口管線上也裝有溫度檢測(cè)器，當(dāng)溫度低于10℃時(shí)切斷液氨進(jìn)料，使氨氣至緩沖槽維持適當(dāng)溫度及壓力。氨蒸發(fā)器上也裝有安全閥，防止設(shè)備壓力過高。

④氨氣緩沖槽。從氨蒸發(fā)器蒸發(fā)的氨氣流進(jìn)入氨氣緩沖槽，通過調(diào)壓閥減壓成0.18MPa，再通過氨氣輸送管線送到脫硝系統(tǒng)。緩沖槽的作用在于穩(wěn)定氨氣的供應(yīng)，避免受蒸發(fā)器操作不穩(wěn)定的影響，緩沖槽上也有安全閥保護(hù)設(shè)備。

⑤氨氣稀釋槽。氨氣稀釋槽為容積6m3的立式水槽，水槽的液位由溢流管維持。由槽頂淋水和槽側(cè)連續(xù)進(jìn)水，將液氨系統(tǒng)排放的氨氣用管線匯集后從稀釋槽底部進(jìn)入，通過分散管將氨氣分散并被水吸收至稀釋槽中。通過安全閥排放多余的氨氣。液氨貯存和供給系統(tǒng)的氨排放管路為封閉系統(tǒng)，將經(jīng)氨氣稀釋槽吸收成廢氨水后排放至廢水池，再由廢水泵送至廢水處理站。

⑥氨氣泄漏檢測(cè)器。液氨貯存及供應(yīng)系統(tǒng)周邊設(shè)有6只氨氣檢測(cè)器，以檢測(cè)氨氣的泄漏，并顯示大氣中氨的濃度。當(dāng)檢測(cè)器測(cè)得大氣中氨濃度過高時(shí)，在機(jī)組控制室會(huì)發(fā)出警報(bào)令操作人員采取必要的措施，防止氨氣泄漏的異常情況發(fā)生。該電廠的液氨貯存及供應(yīng)系統(tǒng)均遠(yuǎn)離機(jī)組，并采取了適當(dāng)?shù)母綦x措施。

⑦氮?dú)獯祾摺Ｒ喊辟A存及供應(yīng)系統(tǒng)保持系統(tǒng)的嚴(yán)密性，防止氨氣泄漏和氨與空氣混合造成爆炸是最關(guān)鍵的安全問題。基于此考慮，該系統(tǒng)的卸料壓縮機(jī)、液氨貯槽、氨蒸發(fā)器、氨氣緩沖槽等都備有氮?dú)獯祾吖芫€。在液氨卸料之前，要對(duì)以上設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格的系統(tǒng)嚴(yán)密性檢查和氮?dú)獯祾撸乐拱睔庑孤┖团c系統(tǒng)中殘余的空氣混合造成危險(xiǎn)。

⑧液氨貯存和供應(yīng)控制系統(tǒng)。液氨貯存和供應(yīng)系統(tǒng)的控制，所有設(shè)備的啟停、順控、連鎖保護(hù)等都可由1號(hào)機(jī)組的DCS實(shí)現(xiàn)，設(shè)備閥門的啟停開關(guān)還可通過MCC盤柜操作。對(duì)

該系統(tǒng)的故障信號(hào)實(shí)行中控室報(bào)警顯示。所有的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)都可以在CRT上監(jiān)視，連續(xù)采集和處理反映該系統(tǒng)運(yùn)行工況的重要測(cè)點(diǎn)信號(hào)，如貯槽、氨蒸發(fā)器和緩沖槽的溫度、壓力、液位顯示、報(bào)警和控制，氨氣檢測(cè)器的檢測(cè)和報(bào)警等。