闡述了我國火力發電超低排放的現狀，概述了煙氣脫硝的必要性和緊迫性。介紹了我國煙氣脫硝的發展歷程，結合我廠實際論述了脫硝不同工藝類型及其優缺點。分析探討了張家口發電廠1-7號機組脫硝超低排放的改造情況及其效果。對張家口發電廠脫硝直噴改造節能效果進行了分析。
近些年我國加大了新能源發電的研發和建設力度，但火力發電在我國仍然占據并將長期占據發電的主導地位。隨著我國空氣污染的加劇，作為污染的大戶，國家對火力發電企業施行了全世界最嚴格的排放標準。氮氧化物作為空氣污染的主要污染物，我廠也在2012年逐步投入了脫硝系統，并在2015年啟動了脫硝超低排放的改造，同步進行了尿素直噴改造以降低機組的電耗，做到環境保護和經濟效益的雙贏。
一、SCR脫硝技術
1.SCR脫硝工藝
由于爐內低氮燃燒技術的局限性，使得NOx的排放不能達到國家對排放的要求，為了進一步降低NOx的排放，必須對燃燒后的煙氣進行脫硝處理。在眾多脫硝方法當中，SCR脫硝工藝以其脫硝裝置結構簡單、無副產品、運行方便、可靠性高、脫硝效率高、一次投資相對較低等諸多優點，在日本和歐美得到了廣泛的商業應用。我廠也從2012年開始逐漸投用SCR脫硝系統，并且取得了不錯的效果。
我廠脫硝采用NOx燃燒器改造+SCR脫硝設計方案。SCR裝置主要由煙氣系統，SCR催化反應器，尿素熱解及氨氣噴射系統，相應的管道及維護平臺；氨氣輸送管道的連接等部分組成。脫硝還原劑為尿素，還原劑制備按采用尿素熱解法制備方案設計。尿素熱解系統按每臺爐配置設計。通過向反應器內噴入脫硝反應劑氨氣，將NOx還原為氮氣。由于此還原反應對溫度較為敏感，故需加入催化劑，以滿足反應的溫度要求，增強反應活性。催化劑共三層，其中一層備用。
尿素制備熱解系統包括：尿素儲倉、干卸料、螺旋給料機、尿素溶解罐、尿素溶液儲罐、溶液循環泵、供液泵、計量和分配裝置、背壓控制閥、絕熱分解室（內含噴射器）、一次風加熱系統等。帶噴射器組的熱解室的熱空氣來源為熱一次風，并配備電加熱系統對熱一次風進行加熱升溫。
2.我廠運行中發現的SCR工藝優缺點
SCR脫硝工藝在全球是最成熟，應用最為廣泛的脫硝技術。以張電4號機組為例，投運以來，脫硝系統及裝置可用率大于98%，SCR脫硝效率大于80%，氨的逃逸率小于2.5mg/m3（6%O2），SO2/SO3轉化率小于1%，SCR出口濃度小于90mg/Nm3，滿足低于100mg/Nm3的要求。
我廠運行中發現，脫硝設備存在電能消耗較大的問題，除了引起吸風機電流增大導致的吸風機電耗增大外，脫硝設備也存在較大的電耗。4號機組脫硝廠用電率平均超過0.2%，電耗較大。根據統計，按照每年機組安全運行5500h計算，每年我廠為了運行SCR系統損失1200-2000萬度電量，造成經濟消耗400-700萬元。
二、脫硝超低排放改造
1.超低排放改造前脫硝現狀
2015年，我廠啟動了機組超低排放改造，我廠脫硝采取的方案是啟用催化劑備用層，催化劑由原來的兩層變為三層，并且提高還原劑噴射量的設計方案。因為要提高還原計的噴射量，所以需要對尿素熱解系統進行改造。
2.改造方案
方案一：將尿素溶液直接噴射到鍋爐內的高溫煙氣中進行分解制取氨氣；
方案二：在原有熱解爐系統上利用煙氣換熱器替代電加熱器進行改造；
方案三就是在原有熱解爐系統基礎上將一次風電加熱器進行增容改造。
3.方案分析確定
以上三個方案各有優缺點，方案一為完全替代原尿素熱解系統，原熱解系統電加熱器、熱解爐、熱風管道系統、AIG設備可取消，改造費用最高。方案二系統相對復雜，改造工程量大，投資費用較方案三高。方案三系統簡單，改造工程量小，投資相對較小。
方案一、二廠用電比較，方案一要小，長期運行優勢明顯，符合電廠節能減排要求。方案一、二相對方案三節能優勢更加明顯。并且，方案一已在大唐王灘電廠技能改造中應用，取得了不錯的效果，所以我廠除8號機組采用電加熱器增容改造方案外，其它1-7號機組均采用爐內直噴方案代替原來尿素熱解系統。
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