0前言
2012年實(shí)施的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》要求新建燃煤機(jī)組排口NO2必須小于100mg/Nm3，這就要求新建燃煤機(jī)組必須安裝高效脫硝系統(tǒng)，而脫硝系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)性就影響到機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)性。為保證脫硝系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和達(dá)標(biāo)排放，提高脫硝系統(tǒng)的安全性，降低脫硝運(yùn)行成本，脫硝還原劑的選擇就顯得尤為關(guān)鍵。
1脫硝系統(tǒng)概況
徐州中能自備電廠新建一臺(tái)350MW超臨界抽凝燃煤發(fā)電機(jī)組，鍋爐安裝低NOx燃燒裝置，同時(shí)，按照國(guó)家環(huán)保政策，同步安裝選擇性催化還原煙氣脫硝裝置（即SCR），選用蜂窩式催化劑，催化劑層數(shù)為2+1，以保證氮氧化物達(dá)標(biāo)排放。脫硝裝置入口設(shè)計(jì)NOx為300mg/Nm3，設(shè)計(jì)脫硝效率為80%，氨逃逸率小于3ppm。
1.1液氨的基本特性
1）氨為無(wú)色氣體，有刺激性惡臭味。
2)氨氣與空氣會(huì)形成爆炸性混合物，在濃度為16%～25%時(shí)，遇明火會(huì)產(chǎn)生爆炸。
3)氨是有毒物質(zhì)，為GB12268規(guī)定的危險(xiǎn)品，會(huì)導(dǎo)致人急、慢性中毒，嚴(yán)重時(shí)可致人死亡。儲(chǔ)存量超10t，則屬于重大危險(xiǎn)源，被納入國(guó)家安全監(jiān)察機(jī)構(gòu)重點(diǎn)監(jiān)控范圍。
4)液氨的運(yùn)輸與儲(chǔ)存有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，這使得液氨的運(yùn)輸費(fèi)用很高。液氨儲(chǔ)罐與周?chē)牡缆?、廠房、建筑等的防火間距不允許少于15m。
1.2尿素的基本特性
尿素是白色或淺黃色的結(jié)晶體，易溶于水，在高溫(350～650℃)下可完全分解為NH3。因尿素在運(yùn)輸、儲(chǔ)存中無(wú)需安全及危險(xiǎn)性的考慮。
1.3工藝比較
1）液氨法：液氨由槽車(chē)運(yùn)送到液氨貯槽，液氨貯槽輸出的液氨在氨氣蒸發(fā)器內(nèi)經(jīng)40℃左右的溫水蒸發(fā)為氨氣，并將氨氣加熱至常溫后，送到氨氣緩沖槽備用。緩沖槽的氨氣經(jīng)調(diào)壓閥減壓后，送入氨氣/空氣混合器中，與來(lái)自稀釋風(fēng)機(jī)的空氣充分混合后，通過(guò)噴氨格柵(AIG)之噴嘴噴人煙氣中，與煙氣混合后進(jìn)入SCR催化反應(yīng)器。主要反應(yīng)式如下：
NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O
液氨的儲(chǔ)存與供應(yīng)系統(tǒng)圖如下：
2）尿素法：干尿素直接從貯倉(cāng)送入混合罐，尿素在混合罐中加水?dāng)嚢?，確保尿素的完全溶解，然后用循環(huán)泵將溶液抽出來(lái)，這個(gè)過(guò)程不斷重復(fù)，以維持尿素溶液存儲(chǔ)罐的液位。把尿素溶液送入熱交換器吸收熱量，在水解槽中，尿素溶液首先通過(guò)蒸汽預(yù)熱器加熱到反應(yīng)溫度，然后尿素溶液與水反應(yīng)成氨和二氧化碳。反應(yīng)式如下：
尿素的儲(chǔ)存與供應(yīng)系統(tǒng)圖如下：
2還原劑的安全經(jīng)濟(jì)性比較
2.1安全性
因液氨儲(chǔ)存量超過(guò)10t，則屬于重大危險(xiǎn)源，且運(yùn)輸與儲(chǔ)存有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，所以安全性低，而尿素在運(yùn)輸、儲(chǔ)存中無(wú)需安全及危險(xiǎn)性的考慮，所以安全性很高。
中能自備電廠在工程初期優(yōu)先選擇液氨作為還原劑，考慮到安全性后，后改選尿素作為還原劑。
2.2經(jīng)濟(jì)性
無(wú)論是選用液氨還是尿素作為還原劑，在運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用中，檢修費(fèi)用相當(dāng)，蒸汽、水等消耗也相近，還原劑的采購(gòu)成本和運(yùn)行電費(fèi)則為主要費(fèi)用，因此控制還原劑費(fèi)用和消耗的電費(fèi)是控制脫硝生產(chǎn)成本的關(guān)鍵。
1）還原劑采購(gòu)費(fèi)用
中能自備電廠如選用液氨作為還原劑，液氨的耗量為115kg/h，而尿素作為還原劑時(shí)的耗量為200kg/h，按8000h計(jì)算，年耗氨量為920t，年耗尿素量為1600t，根據(jù)當(dāng)前市場(chǎng)價(jià)格按液氨到廠價(jià)3200元/噸、尿素到廠價(jià)1900元/噸計(jì)算，年原材料費(fèi)用分別為液氨294.4萬(wàn)元、尿素304萬(wàn)元。
2）電耗
選用液氨作為還原劑時(shí)，脫硝系統(tǒng)電負(fù)荷不大于50kw,而選用尿素時(shí)，脫硝系統(tǒng)電負(fù)荷不大于480kw，相差430kw，按年運(yùn)行8000h，廠用電0.35元/kwh計(jì)算，選擇尿素時(shí)年電費(fèi)增加120.4萬(wàn)元。
3）簡(jiǎn)單性價(jià)比
3結(jié)論
目前選用液氨或尿素的脫硝系統(tǒng)均有大量投產(chǎn)業(yè)績(jī)，均能安全穩(wěn)定可靠運(yùn)行，且大氣污染物排放指標(biāo)均能達(dá)到環(huán)保要求。
兩種還原劑在安全性和經(jīng)濟(jì)性上各有優(yōu)勢(shì)，采用尿素作為還原劑是比較安全的，但初期投資造價(jià)高，運(yùn)行費(fèi)用也高；采用液氨作為還原劑，相對(duì)初期投資造價(jià)低，運(yùn)行費(fèi)用低，但液氨作為重大危險(xiǎn)源，在運(yùn)輸和儲(chǔ)備時(shí)存在一定的安全隱患，在運(yùn)輸成本上以及在生產(chǎn)安全管理上對(duì)電廠的運(yùn)行水平要求較高，存在一定的危險(xiǎn)性。因此從經(jīng)濟(jì)或運(yùn)行維護(hù)成本考慮，還原劑可以選擇液氨，但從安全角度考慮，則應(yīng)選擇尿素，中能自備電廠綜合考慮各種因素最終選擇尿素是較好的選擇。
