福建后石电厂600MW机组烟气脱硝系统及工艺特点介绍
福建漳州后石电厂由台塑美国公司(PlasticsCorpUSA)投资兴建,由华阳电业有限公司建设和运行。电厂设计装机容量为6×600MW。三大主机采用三菱公司产品,锅炉设备选用为三菱重工神户造船厂(MHI.KOBE)设计制造的MO-SSRR型超临界直流锅炉。为满足环保要求,锅炉岛设置两台除尘效率达99.85的双室五电场静电除尘器、烟气脱硝和烟气海水脱硫装置。其中脱硫装置是目前国内电力系统内安装的最大的海水脱硫设施。烟气脱硝装置是我国大陆600MW机组安装的第一台烟气脱硝处理装置。
后石电厂烟气脱硝流程及设计参数
1、脱硝方法及工艺流程
后石电厂600MW机组脱硝采用炉内脱硝和烟气脱硝相结合的方法。炉内脱硝的方式采用PM型低NOX燃烧器加分级燃烧(三菱MACT炉内低NOX燃烧系统)脱硝法,脱硝效率可达65以上,排放NOX浓度在180ppm左右。烟气脱硝方式采用日立公司的选择性触媒还原烟气脱硝系统(SCR法)。这套脱硝系统主要用来将锅炉排放烟气中的氮氧化物分解成无害的氮气和水,化学反应式如下:
4NO 4NH3 O2—4N2 6H2O
6NO2 8NH3—7N2 12H2O
NO NO2 2NH3—2N2 3H2O
液氨从液氨槽车由卸料压缩机送入液氨储槽,再经过蒸发槽蒸发为氨气后通过氨缓冲槽和输送管道进入锅炉区,通过与空气均匀混合后由分布导阀进入SCR反应器内部反应,SCR反应器设置于空气预热器前,氨气在SCR反应器的上方,通过一种特殊的喷雾装置和烟气均匀分布混合,混合后烟气通过反应器内触媒层进行还原反应过程。脱硝后烟气经过空气预热器热回收后进入静电除尘器。每套锅炉配有一套SCR反应器,每两台锅炉公用一套液氨储存和供应系统。
2、烟气脱硝(SCR)系统设计规范
烟气脱硝系统及工艺特点
后石电厂烟气脱硝SCR系统包括氨气制备系统和脱硝反应系统两部分组成。
1、脱硝反应系统
脱硝反应系统由触媒反应器、氨喷雾系统、空气供应系统所组成。
烟气线路
SCR反应器位于锅炉省煤器出口烟气管线的下游,氨气均匀混合后通过分布导阀和烟气共同进入反应器入口。烟气经过烟气脱硝过程后经空气预热器热回收后进入静电除尘器。
SCR反应器
反应器采用固定床平行通道型式,反应器为自立钢结构型。触媒底部安装气密装置,防止未处理过的烟气泄漏。
SCR触媒
SCR 系统所采用的触媒型式为平板式,其特点如下:高活化性及寿命长;低压力降、紧密性、刚性且容易处理。触媒元件主要是不锈钢板为主体,再镀上一层二氧化钛 (TiO2)作为触媒活化元素。不锈钢板在镀二氧化钛前需进行处理成为多孔性材料,烟气平行流过触媒元件使压力降到最低。后石电厂烟气脱硝触媒由三层触媒单位所组成触媒区块,反应器内触媒容积380m3。
氨P空气喷雾系统
氨和空气在混合器和管路内充分混合,再将此混合物导入氨气分配总管内。氨P空气喷雾系统含供应函箱、喷雾管格子和喷嘴等。每一供应函箱安装一个节流阀及节流孔板,可使氨P空气混合物在喷雾管格子达到均匀分布。氨P空气混合物喷射配合NOX浓度分布靠雾化喷嘴来调整。
SCR控制系统
每台机组的烟气脱硝反应系统的控制都在本机组的DCS系统上实现。
控制原理
SCR烟气脱硝控制系统利用固定的NH3/NOX摩尔比来提供所需要的氨气流量,进口NOX浓度和烟气流量和乘积产生NOX流量信号,此信号乘上所需NH3/NOX摩尔比就是基本氨气流量信号,摩尔比的决定是在现场测试操作期间来决定并记录在氨气流控制系统的程序上。若氨气因为某些连锁失效造成喷雾动作跳闸,届时氨气流控制阀关断。SCR控制系统根据计算出的氨气流需求信号去定位氨气流控制阀,实现对脱硝的自动控制。通过在不同负荷下的对氨气流的调整,找到最佳的喷氨量。
氨供应
氨气流量可依温度和压力修正系数进行修正。从烟气侧所获得的NOX讯号馈入具能计算所需氨气流量的功能。控制器利用氨气流量控制所需氨气,使摩尔比维持固定。操作温度最初设定点如下表所示:
稀释空气供应
稀释空气利用风门来手动操作,一旦空气流调整后则空气流就不需随锅炉负荷而调整。氨气和空气流设计稀释比最大为5。稀释空气由送风机出口管路引出。
2、液氨储存及供应系统
液氨储存和供应系统包括液氨卸料压缩机、液氨储槽、液氨蒸发槽、氨气缓冲槽及氨气稀释槽、废水泵、废水池等。液氨的供应由液氨槽车运送,利用液氨卸料压缩机将液氨由槽车输入液氨储槽内,储槽输出的液氨于液氨蒸发槽内蒸发为氨气,经氨气缓冲槽送达脱硝系统。氨气系统紧急排放的氨气则排放氨气稀释槽中,经水的吸收排入废水池,再经由废水泵送至废水处理厂处理。液氨储存和供应系统的控制在1号机组的DCS上实现,就地也同时安装了MCC手操。
卸料压缩机
卸料压缩机为往复式压缩机,压缩机抽取液氨储槽中的氨气,经压缩后将槽车的液氨推挤入液氨槽车中。
液氨储槽
六台机组脱硝共设计三个储槽,一个液氨储槽的存储容量为122m3。一个液氨槽可供应一套SCR机组脱硝反应所需氨气一周。储槽上安装有超流阀、逆止阀、紧急关断阀和安全阀做为储槽液氨泄漏保护所用。储槽四周安装有工业水喷淋管线及喷嘴,当储槽槽体温度过高时自动淋水装置启动,对槽体自动喷淋减温。
液氨蒸发槽
液氨蒸发槽为螺旋管式。管内为液氨管外为温水浴,以蒸气直接喷入水中加热至40℃,再以温水将液氨汽化,并加热至常温。蒸气流量受蒸发槽本身水浴温度控制调节。在氨气出口管线上装有温度检测器,当温度低于10℃时切断液氨进料,使氨气至缓冲槽维持适当温度及压力。蒸发槽也装有安全阀,可防止设备压力异常过高。
氨气缓冲槽
从蒸发槽蒸发的氨气流进入氨气缓冲槽,通过调压阀减压成1.8kgPcm2,再通过氨气输送管线送到锅炉侧的脱硝系统。
氨气稀释槽
氨气稀释槽为容积6m3的立式水槽。液氨系统各排放处所排出的氨气由管线汇集后从稀释槽低部进入,通过分散管将氨气分散入稀释槽水中,利用大量水来吸收安全阀排放的氨气。
氨气泄漏检测器
液氨储存及供应系统周边设有六只氨气检测器,以检测氨气的泄漏,并显示大气中氨的浓度。当检测器测得大气中氨浓度过高时,在机组控制室会发出警报,操作人员采取必要的措施,以防止氨气泄漏的异常情况发生。
系统排放
液氨储存和供应系统的氨排放管路为一个封闭系统,将经由氨气稀释槽吸收成氨废水后排放至废水池,再经由废水泵送至废水处理站。
氮气吹扫
液氨储存及供应系统保持系统的严密性防止氨气的泄漏和氨气与空气的混合造成爆炸是最关键的安全问题。基于此方面的考虑本系统的卸料压缩机、液氨储槽、氨气温水槽、氨气缓冲槽等都备有氮气吹扫管线。在液氨卸料之前通过氮气吹扫管线对以上设备分别要进行严格的系统严密性检查和氮气吹扫,防止氨气泄漏和与系统中残余的空气混合造成危险。
液氨储存和供应控制系统
液氨储存和供应控制由1号机组的DCS上实现。所有设备的启停、顺控、连锁保护等都可从机组DCS上软实现,设备及有关阀门启停开关还可通过MCC盘柜硬手操。对液氨储存和供应系统故障信号实现中控室报警光字牌显示。
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