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    燃煤机组脱硝还原剂选用液氨和尿素的安全经济探讨
已阅:580  发布时间:2016-12-20
 

  0前言

  2012年实施的《火电厂大气污染物排放标准》要求新建燃煤机组排口NO2必须小于100mg/Nm3,这就要求新建燃煤机组必须安装高效脱硝系统,而脱硝系统的安全经济性就影响到机组的安全经济性。为保证脱硝系统的安全经济运行和达标排放,提高脱硝系统的安全性,降低脱硝运行成本,脱硝还原剂的选择就显得尤为关键。

  1脱硝系统概况

  徐州中能自备电厂新建一台350MW超临界抽凝燃煤发电机组,锅炉安装低NOx燃烧装置,同时,按照国家环保政策,同步安装选择性催化还原烟气脱硝装置(即SCR),选用蜂窝式催化剂,催化剂层数为2+1,以保证氮氧化物达标排放。脱硝装置入口设计NOx为300mg/Nm3,设计脱硝效率为80%,氨逃逸率小于3ppm。

  1.1液氨的基本特性

  1)氨为无色气体,有刺激性恶臭味。

  2)氨气与空气会形成爆炸性混合物,在浓度为16%~25%时,遇明火会产生爆炸。

  3)氨是有毒物质,为GB12268规定的危险品,会导致人急、慢性中毒,严重时可致人死亡。储存量超10t,则属于重大危险源,被纳入国家安全监察机构重点监控范围。

  4)液氨的运输与储存有严格的标准规定,这使得液氨的运输费用很高。液氨储罐与周围的道路、厂房、建筑等的防火间距不允许少于15m。

  1.2尿素的基本特性

  尿素是白色或浅黄色的结晶体,易溶于水,在高温(350~650℃)下可完全分解为NH3。因尿素在运输、储存中无需安全及危险性的考虑。

  1.3工艺比较

  1)液氨法:液氨由槽车运送到液氨贮槽,液氨贮槽输出的液氨在氨气蒸发器内经40℃左右的温水蒸发为氨气,并将氨气加热至常温后,送到氨气缓冲槽备用。缓冲槽的氨气经调压阀减压后,送入氨气/空气混合器中,与来自稀释风机的空气充分混合后,通过喷氨格栅(AIG)之喷嘴喷人烟气中,与烟气混合后进入SCR催化反应器。主要反应式如下:

  NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O

  4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O

  液氨的储存与供应系统图如下:

  2)尿素法:干尿素直接从贮仓送入混合罐,尿素在混合罐中加水搅拌,确保尿素的完全溶解,然后用循环泵将溶液抽出来,这个过程不断重复,以维持尿素溶液存储罐的液位。把尿素溶液送入热交换器吸收热量,在水解槽中,尿素溶液首先通过蒸汽预热器加热到反应温度,然后尿素溶液与水反应成氨和二氧化碳。反应式如下:

尿素的储存与供应系统图如下:

  2还原剂的安全经济性比较

  2.1安全性

  因液氨储存量超过10t,则属于重大危险源,且运输与储存有严格的标准规定,所以安全性低,而尿素在运输、储存中无需安全及危险性的考虑,所以安全性很高。

中能自备电厂在工程初期优先选择液氨作为还原剂,考虑到安全性后,后改选尿素作为还原剂。

  2.2经济性

  无论是选用液氨还是尿素作为还原剂,在运行维护费用中,检修费用相当,蒸汽、水等消耗也相近,还原剂的采购成本和运行电费则为主要费用,因此控制还原剂费用和消耗的电费是控制脱硝生产成本的关键。

  1)还原剂采购费用

  中能自备电厂如选用液氨作为还原剂,液氨的耗量为115kg/h,而尿素作为还原剂时的耗量为200kg/h,按8000h计算,年耗氨量为920t,年耗尿素量为1600t,根据当前市场价格按液氨到厂价3200元/吨、尿素到厂价1900元/吨计算,年原材料费用分别为液氨294.4万元、尿素304万元。

  2)电耗

  选用液氨作为还原剂时,脱硝系统电负荷不大于50kw,而选用尿素时,脱硝系统电负荷不大于480kw,相差430kw,按年运行8000h,厂用电0.35元/kwh计算,选择尿素时年电费增加120.4万元。

  3)简单性价比

  3结论

  目前选用液氨或尿素的脱硝系统均有大量投产业绩,均能安全稳定可靠运行,且大气污染物排放指标均能达到环保要求。

  两种还原剂在安全性和经济性上各有优势,采用尿素作为还原剂是比较安全的,但初期投资造价高,运行费用也高;采用液氨作为还原剂,相对初期投资造价低,运行费用低,但液氨作为重大危险源,在运输和储备时存在一定的安全隐患,在运输成本上以及在生产安全管理上对电厂的运行水平要求较高,存在一定的危险性。因此从经济或运行维护成本考虑,还原剂可以选择液氨,但从安全角度考虑,则应选择尿素,中能自备电厂综合考虑各种因素最终选择尿素是较好的选择。

 
 
 
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