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燃煤電廠煙氣SCR脫硝成本分析與優化策略

更新時間:2019-01-22 11:12 來源:電力設備 作者: 閱讀:3526 網友評論0

現階段,中國能源研究會節能減排中心根據當前環保形勢,提出“工業鍋爐節能減排治理污染系統解決方案”推廣并使用潔凈煤,盡快將社會散燒煤及低效小型燃煤工業鍋爐改進成集中煤炭熱電聯供。該方案的提出,主要是為了控制燃煤電站鍋爐NOx的排放量,避免對環境產生危害。選擇性催化還原煙氣脫硝技術作為控制燃煤電廠NOx的重要技術,對燃煤電廠的發展起著決定性的作用,因此,探究、分析SCR脫硝技術相當有必要。  

1引言  

隨著經濟的迅速發展對環保問題也越來越重視,所以,加大燃煤鍋爐NOx脫除控制是主要問題。以我國現有脫硝機組的SCR脫硝成本作為研究的對象,對煙氣SCR脫硝成本的組成及影響因素通過實踐和探索,分析出幾點關于降低煙氣SCR脫硝成本的具體策略,根據實現對該裝置的優化政策為我國環保事業做出具大的貢獻。  

2研究方法  

SCR脫硝成本包括運行成本和檢修維護成本以及財務成本。運行成本是SCR脫硝裝置正常運行時的各項生產支出成本,由還原劑費用、電費、水費、蒸汽費、人工費等。檢修維護成本是維持SCR脫硝系統正常運行的各項維護費用支出,是由催化劑更換費用、檢修維護費用等組成。財務成本是由SCR脫硝裝置建設和運行籌集資金時產生的貸款利息、增值稅、固定資產折舊費和其他財務費用等。本次共調研了48臺機組的煙氣SCR脫硝系統,從中能夠有效地反映煙氣SCR脫硝系統的運行水平。 

3分析脫硫成本的組成及影響因素  

3.1機組類型的影響  

供熱煤耗占比例與脫硝成本的關系如圖1所示。本文研究的SCR脫硝機組分為供熱機組和純凝機組,從圖1中能夠看出供熱煤耗與總煤耗比例越高,脫硝的運行成本就會增加。純凝機組脫硝平均成本為1.411分/kW-h;供熱煤耗占總煤耗5%時,脫硝平均成本為1.69分/kW-h;供熱煤耗占總煤耗的20%時脫硝平均成本增加到2.04分/kW-h;供熱煤耗占總煤耗為33.3%時,脫硝成本達2.53分/kW-h。供熱機組脫硝平均成本偏高的原因是各種脫硝成本的計算都未將機組供熱部分發生的脫硝成本折算到電價中。  

3.2機組容量的影響  

機組容量與脫硝成本的關系如圖2所示。從圖2表明,裝機容量為1000MW級的SCR脫硝平均成本為1.09分/kW-h;600MW級SCR脫硝平均成本為1.32分/kW-h;300MW級SCR脫硝平均成本為1.76分/kW-h;200MW級SCR脫硝平均成本為2.53分kW-h。隨著裝機容量的增大SCR脫硝平均成本逐漸下降,即實際脫硝成本和脫硝裝機容量呈反向關系。  

3.3脫硝效率的影響

不同脫硝效率的脫硝運行成本不同,脫硝效率從71%增加到80%時,脫硝平均成本從1.21分/kW-h;增加到1.79分/kW-h脫硝成本隨著脫硝效率的變化而增加,主要因為脫硝效率的變化會增加脫硝的運行和檢修與維護成本,因此增加了脫硝的成本。此外,脫硝效率的增加SCR脫硝所需還原劑單位用量也不斷提升,即增加了SCR脫硝成本。  

3.4入口NOx濃度的影響  

脫硝裝置入口NOx濃度對脫硝成本有一定影響,從圖4中SCR入口N0x質量濃度超過600mg/m3的機組,脫硝平均成本為1.82分/kW-h,濃度越高,脫硝成本越高,其中燃用無煙煤的W火焰鍋爐,脫硝平均成本可達2.34分/kW-h;SCR入口N0x質量濃度低于600mg/m3的脫硝機組,脫硝的平均成本為1.38分/kW-h。SCR入口N0x濃度偏高的機組,脫硝成本偏高的主要原因是還原劑的消耗量不斷增加,運行維護所需的成本也相應增加,同時,需要增加催化劑層數才能實現達標排放,增加的費用也大于NOx濃度較低的機組。  

3.5還原劑類型的影響  

機組利用小時均按5500h計.脫硝效率按設計效率來算.本次調研的所有機組中尿素SCR脫硝機組的脫硝平均成本為1.95分/(kW.h).液氨SCR脫硝機組的脫硝平均成本為1.545Y/(kW.h)。尿素SCR機組的脫硝成本偏高的主要原因是尿素分解系統用電或燃油成本增加.同時尿素SCR脫硝機組還原劑的單位用量明顯大于液氨SCR脫硝機組還原劑的單位用量.從而導致脫硝成本明顯偏高。  

3.6脫硝系統廠用電率的影響  

隨著脫硝廠用電率的增加煙氣SCR脫硝的成本不斷增加.脫硝廠用電量主要根據引風機電流增加及公用系統電耗測算。同時由于長期投運的脫硝系統.為達到不同負荷下的脫硝效率要求.氨的過量噴人也使空氣預熱器堵塞更為嚴重.引起煙氣系統阻力進一步增加.導致引風機電流明顯加大.最終導致脫硝廠用電率增加。  

4優化煙氣SCR脫硝系統的策略  

4.1SCR脫硝系統的優化  

對國內電廠煙氣SCR脫硝成本的影響因素和構成的分析,對SCR脫硝系統成本分布有了了解。目前SCR脫硝系統在節能方面也存在一些問題,在保證裝置脫硝效果和減少裝置的運行成本時,提高脫硝裝置的可用率的同時提出降低SCR脫硝成本的優化措施。  

4.2還原劑秏量優化  

因為還原劑的費用比脫硝運行成本的費用要高,通過減少還原劑的消耗量能夠有效降低脫硝運行成本。SCR脫硝裝置還原劑大多為液氨,在煙氣脫硝裝置中,氨的擴散和氨與Knox的混合和分布效果是影響煙氣脫硝效率的主要原因。  

4.3吹灰系統優化  

SCR反應過程中會生成化合物NH4HSO4和(NH4)2SO4具有粘性的細小顆粒,引起催化劑表面鈍化,即導致催化劑活性降低,這就需要吹灰系統來維持脫硝系統的穩定運行情況。根據SCR反應器內的煙氣成分和催化劑的性質,目前,普遍運用的是聲波和蒸汽2種吹灰器。  

5結語  

目前在燃煤電廠發展的過程中,安裝SCR脫硝裝置就會增加脫硝成本。本文對SCR脫硝成本的組成及影響因素進行分析,提出采用優化還原劑的耗量優化吹灰系統,優化催化劑來達到降低脫硝成本的目的來實現優化。另外,此方法的實施,對電廠NOx的排放進行科學治理,同時,還適應了能源與環境和諧和發展的需求。燃煤機組在安裝SCR脫硝裝置后,脫硝成本必然會增加火電企業的發電成本,根據相關政策引導電力企業積極治理NOx排放問題,為促進能源與環境的共同發展。為實現電廠企業的可持續發展戰略做出更大貢獻。

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