脱硝技术方案选择

美国FuelTech公司美国FuelTech公司是美国纳斯达克的上市公司（代码FTEK）业务领域：空气污染控制技术燃料处理技术先进的计算机仿真技术脱硝技术供应商尿素-SNCR尿素-SNCR/SCR混合法天然气再燃尿素-SCR氨法－SCR改造为尿素－SCR目前在中国的业绩江苏利港电厂（4×600MW）：SNCR工艺，已通过环保验收；江苏阚山电厂（2×600MW）：SNCR/SCR混合工艺，正在调试；华能北京热电厂（4×830t/h）：尿素SCR工艺，奥运工程，已通过环保验收；北京石景山热电厂（4×200MW）：尿素SCR工艺，奥运工程，已通过环保验收；香港中华电力（4×600MW）：尿素SCR工艺。华能伊敏电厂（2×660MW）：SNCR工艺，2007年7月成立北京福泰克环保科技有限公司实施国产化的工作。（BeijingFuelTechEnvironmentalTechCo.）华能首套烟气脱硝装置成功投运10月13日，中国华能集团公司首套锅炉烟气脱硝装置――华能北京热电厂2号锅炉脱硝装置成功投运。特别是在国内电厂烟气脱硝工程中首次采用尿素热解方法分解出还原剂，具有安全性较高、占地面积小的特点。该脱硝工程于2006年12月开工，其他3套脱硝装置将在2007年年底前投运。（来源：中国华能集团公司）主要内容一、选择方案的标准二、基本方案－－－液氨SCR三、升级方案－－－尿素SCR四、较佳方案－－－尿素(SCR＋SNCR)五、经济适用方案－－－尿素SNCR六、各方案的技术经济指标七、结论－－－没有最佳只有最适合您的方案一、选择方案的标准1.选择脱硝方案的原则安全生命＋政治?可靠有业绩？？经济？？？目标是以较低的成本满足环保要求，而不是追求最高的脱硝率。2.影响脱硝方案选择的因素内部跑前期的－－－早日拿到批文•搞基建的－－－保工期/压造价•管运行的－－－安全/可靠/运行经济外部政府－－－环保局、发改委•准政府－－－电规院、中咨公司•咨询公司－－－环评、设计院、安评•供应商－－－锅炉厂、环保工程公司、催化剂厂商3.脱硝技术及其特点•燃烧过程中控制技术低NOx燃烧器空气分级燃烧技术燃料分级燃烧技术•燃烧后控制技术（烟气脱硝技术）I.选择性催化还原技术（SCR）II.选择性非催化还原技术（SNCR）III.SNCR/SCR混合技术StuartDalton,DirectorofFossil/EmissionControl,EPRI,US“经济”的深入探讨－－－基建投资＋运行成本基建投资与脱硝率成正比?元/kgNOx或??元/KW•从单个项目看－－－－（新机组排放浓度280~320mg/nm3）•从全厂来看－－－－－（老机组排放浓度600~1200mg/nm3）•从整个集团来看-------按?元/kgNOx上老机组合算•按??元/KW上新机组合算“总量控制”“绩效指标”（可参考刘的文章）运行成本•运行成本与脱硝率成正比，大约为3~6元/kgNOx•排污费：0.63元/kgNOx•脱硝补助：按元/KW补助•脱硝发电量：70-100小时技术人员常提的“一步到位”－－－液氨SCR，脱硝率80~85%存在的问题：未来单位造价将大幅下降运行费用高昂：3~6元/kgNOx，上千万元/年相当一段时间，环保法规没有这么高的要求第三时段标准：450mg/nm3第四时段标准：230~280mg/nm3执法次序第一轮：全部新厂上脱硝第二轮：没有脱硝的老厂也要上脱硝第三轮：有脱硝但未达标老厂上脱硝北京市锅炉大气污染物排放标准（DB11/139－2007）污染物电站锅炉NOX（mg/m3）新建、扩建、改建锅炉1）100在用锅炉2）Ⅰ时段250Ⅱ时段100注：1）新建锅炉：指从无到有，新开始建设的锅炉（含本标准发布之日前已获得批准的但尚未建成投入使用的锅炉）；扩建锅炉：指在原有锅炉房基础上，为增加锅炉房容量而建设的锅炉；改建锅炉：指更新改造的锅炉。2）在用锅炉：指本标准实施前，已建成并投入使用的锅炉。在用锅炉划分为Ⅰ、Ⅱ两个时段：第Ⅰ时段为自本标准实施之日起至2008年6月30日；第Ⅱ时段为自2008年7月1日起。上海锅炉大气污染物排放标准（DB31/387—2007）锅炉类别（电站锅炉）NOX排放浓度（mg/m3）1）燃煤锅炉≥300MW现有4506502）新建（含改建、扩建）200300MW现有550新建（含改建、扩建）200燃油锅炉现有150新建（含改建、扩建）燃气锅炉现有80新建（含改建、扩建）注：1）2007年9月1日前建成投产或通过建设项目环境影响报告书审批的电站锅炉，分两个时间段执行相应的大气污染物排放限值：2009年12月31日前，执行GB13223-2003规定的排放限值；自2010年1月1日起，执行规定的现有锅炉排放限值；2007年9月1日起通过建设项目环境影响报告书审批的新建（含扩建、改建）电站锅炉，自2007年9月1日起执行规定的新建（含扩建、改建）电站锅炉排放限值。2）本标准实施前改建的燃用贫煤的锅炉执行该限值山东省火电厂NOx排放标准（DB37/664—2007）氮氧化物最高允许排放浓度（mg/m3）时段第一时段第二时段第三时段实施时间2007年5月1日2010年1月1日2007年5月1日2010年1月1日2007年5月1日燃煤锅炉Vdaf＜10%13001100110090090010%≤Vdaf≤20%1100800650600600Vdaf＞20%800400450400400燃油锅炉650400200燃气轮机组燃油－－150燃气－－80重庆市火电厂NOx排放标准（DB50/252—2007）燃煤发电锅炉氮氧化物最高允许排放浓度（单位：mg/m3）建厂时段第Ⅰ时段第Ⅱ时段第Ⅲ时段执行时间2008年7月1日2008年7月1日2008年7月1日燃煤灰分Vdaf＜10%15001300110010%≤Vdaf≤20%1100650650Vdaf＞20%1100650450各国火电厂氮氧化物排放标准比较单位：mg/m3国家固体燃料排放限值（mg/m3）中国（第3时段电厂）Vdaf＜10％110010%≤Vdaf≤20%650Vdaf＞20%450美国（2005-02-28以后的执行标准）新建机组135改建机组135改造机组185欧盟（2002年11月27日后获得许可证的电厂）*偏远地区除外，其值为300mg/m3生物燃料热功率50~100MW400热功率100~300MW300热功率大于300MW200普通燃料热功率50~100MW400热功率大于100MW200*日本（1987.4.1至今的执行标准）烟气量（万Nm3/h）﹥7041020-705134718G−2008−J05火力发电厂脱硝技术设计导则(送审稿)4.4对于脱硝效率要求80％及以上的机组，应采用SCR脱硝工艺；4.5对于机组容量为600MW等级及以下的机组，若要求脱硝效率不大于40％，宜采用SNCR脱硝工艺。4.6对于脱硝效率要求在60％～80％范围内的机组，视还原剂的运输、储存、制备、初投资及运行费用并考虑短期内脱硝效率是否要求提高的因素，综合比较后确定采用SCR脱硝工艺或SNCR/SCR混合脱硝工艺。G−2008−J05火力发电厂脱硝技术设计导则(送审稿)4.7对于脱硝效率要求在40％～60％范围内的机组，宜采用SNCR/SCR混合脱硝工艺，SCR装置宜布置在烟道内，不单独设置构架，但应考虑荷重增加的影响。4.8还原剂可采用液氨或尿素。还原剂的选用应根据厂址周围的环境、脱硝工艺、脱硝系统的投资、系统的年运行费用及药品来源的安全性及可靠性因素，经技术经济综合比较及安全评价后确定。4.9对于SCR烟气脱硝工艺，若电厂地处城镇边缘，而液氨产地距电厂较近，在能保证药品安全、可靠供应的情况下，宜选择液氨作为还原剂；若电厂位于人口密度高的中心城市、港口、河流位置，宜选择尿素作为还原剂。二.基本方案液氨SCR二.基本方案选择性触媒还原法(SCR)SCR最早由日本于60-70年代后期完成商业运行，至80年代中期欧洲也成功地实现了SCR的商业运行。原来并非为高脱硝率工艺。一般高尘设置(HighDustLayout)触媒装置于锅炉省煤器出口与空气预热器入口之间,其作用为使喷入之氨与烟气中之NOx反应实现脱硝。在此情况时,其有效反应之温度范围较SNCR低的多,约在320oC~400oC之间。最普遍使用的化学反应剂（还原剂)为氨,但近年来也使用尿素。锅炉NH3喷注脱硝反应器空气预热器NH3混合器蒸发器NH3液化罐静电除尘器引风机烟囱换热器增压风机脱硫系统送风机SAH蓄压器锅炉脱硝系统装置的基本流程3DDRAWING-6SCR系统控制逻辑锅炉负载或燃料流量流量控制阀氨急关断阀稀释风机氨/空气混合器省煤器锅炉空气预热器APHTOE.PDCS或PLC注氨器USExperience-StuartDalton,DirectorofFossil/EmissionControl,EPRI,US使用后----5%灰份使用前中国煤可能引起的新挑战•煤灰影响-灰量大，煤种变化,质量变化,混烧煤,对氨逃逸(NH3Slip)及SCR催化剂的适用及风险。-触媒的砷、硫及碱性物(如钙含物)金属含物中毒减效。-其他元素造成的触媒中毒减效。•催化剂选择-最好从具有较大空隙及层间尺寸板状催化剂为起点,使用良好后试验蜂窝状的催化剂。-催化剂结构可以适应不同压降、燃料和烟气成分要求,满足工程选择。•SCR引起的三氧化硫酸雾烟气排放选自：Dr.AnupamSanyalandWilliamEllison,DOENETLConference,May2002,Pittsburgh,PA煤质对SCR工艺的影响全包了….灰份量又密又多硫、砷、钙、镁、钠、钾氯、氟铁、铅、锡、等重金属未燃碳灰量(15%;35%)催化剂用量越少越好;空隙大点为好;脱硝率75%为佳;并非做不到更高,而是问题多停炉多高成本–NOx系统–产能损失安全–药剂–操作意外–假设性的–没想到的液氨SCR的优缺点优点:脱硝率高达80%缺点:不安全-----环保工程成了重大危险源建设工程可能不经济-------投资和运行费用高2004年，全国火电行业（3.2亿千瓦装机）氮氧化物排放总量达到670万吨。到07年5月份火电装机已达5亿千瓦以上，初步估计火电产生的氮氧化物排放已达1000万吨。如果氮氧化物减排和SO2减排看齐，到2015年减排20％，那么NOx减排量将达到200万吨，相应氨需量约为75万吨/年。如按一般液氨运输车为7吨载重，每年按300天计算，每天约有360辆液氨车次运输这些液氨，这些车辆随时都面临交通事故的危险，而一旦发生交通事故导致液氨泄漏，后果将不堪设想。淮安液氯泄漏人员伤亡和财产损失达2901万0500100015002000250030002003年2004年2005年2006年2007年液氨&尿素出厂价尿素出厂价（元/吨）液氨出厂价(元/吨)270028002500260032003200330038000500100015002000250030003500400012月底1月2月3月液氨近半年市场价市场价（元/吨）局部市场价（元/吨）附：“氨”和“氨溶液”的有关管理规定中国政府对“氨”和“氨溶液”的有关管理规定(供参考)中国政府规定的危险品名录（GB12268-90危险化学物品名表）序号危险货物编号品名别名英文名英文别名CAS号UN号82503氨溶液（10%＜含氨＜35%）Ammoniasolution,containingmorethan10%butnotmorethan35%ammonia1336-21-62672522025氨溶液（35%＜含氨＜50%）Ammoniasolution,containingmorethan35%butnotmorethan50%ammonia2073723003氨（液化的，含氨