燃煤电厂烟气SCR脱硝成本分析与优化

王越

华电环保系统工程有限公司乌鲁木齐分公司 新疆维吾尔自治区 830000

摘要：目前,经济的高速发展对环保提出了越来越高的要求,因此,加大燃煤锅炉NOx脱除控制颇为重要.以我国现有脱硝机组的SCR脱硝成本作为研究的切入点,基于烟气SCR脱硝成本的组成及影响因素,通过长期实践和探索,总结并归纳出几点关于降低烟气SCR脱硝成本的具体对策,以实现对该装置的优化,为我国环保事业做出更大的贡献。

关键词：燃煤电厂；烟气SCR；脱硫成本；优化

1引言

随着经济的迅速发展对环保问题也越来越重视，所以，加大燃煤锅炉NOx脱除控制是主要问题。以我国现有脱硝机组的SCR脱硝成本作为研究的对象，对烟气SCR脱硝成本的组成及影响因素通过实践和探索，分析出几点关于降低烟气SCR脱硝成本的具体策略，根据实现对该装置的优化政策为我国环保事业做出具大的贡献。

2研究方法

SCR脱硝成本包括运行成本和检修维护成本以及财务成本。运行成本是SCR脱硝装置正常运行时的各项生产支出成本，由还原剂费用、电费、水费、蒸汽费、人工费等。检修维护成本是维持SCR脱硝系统正常运行的各项维护费用支出，是由催化剂更换费用、检修维护费用等组成。财务成本是由SCR脱硝装置建设和运行筹集资金时产生的贷款利息、增值税、固定资产折旧费和其他财务费用等。本次共调研了48台机组的烟气SCR脱硝系统，从中能够有效地反映烟气SCR脱硝系统的运行水平。

3分析脱硝成本的组成及影响因素

3.1机组容量的影响

装机容量为1000MW级的SCR脱硝平均成本为1.09分/kW-h；600MW级SCR脱硝平均成本为1.32分/kW-h；300MW级SCR脱硝平均成本为1.76分/kW-h；200MW级SCR脱硝平均成本为2.53分kW-h。随着装机容量的增大SCR脱硝平均成本逐渐下降，即实际脱硝成本和脱硝装机容量呈反向关系。

3.2脱硝效率的影响

不同脱硝效率的脱硝运行成本不同，脱硝效率从71%增加到80%时，脱硝平均成本从1.21分/kW-h；增加到1.79分/kW-h脱硝成本随着脱硝效率的变化而增加，主要因为脱硝效率的变化会增加脱硝的运行和检修与维护成本，因此增加了脱硝的成本。此外，脱硝效率的增加SCR脱硝所需还原剂单位用量也不断提升，即增加了SCR脱硝成本。

3.3入口NOx浓度的影响

脱硝装置入口NOx浓度对脱硝成本有一定影响，从图4中SCR入口N0x质量浓度超过600mg/m3的机组，脱硝平均成本为1.82分/kW-h，浓度越高，脱硝成本越高，其中燃用无烟煤的W火焰锅炉，脱硝平均成本可达2.34分/kW-h；SCR入口N0x质量浓度低于600mg/m3的脱硝机组，脱硝的平均成本为1.38分/kW-h。SCR入口N0x浓度偏高的机组，脱硝成本偏高的主要原因是还原剂的消耗量不断增加，运行维护所需的成本也相应增加，同时，需要增加催化剂层数才能实现达标排放，增加的费用也大于NOx浓度较低的机组。

3.4还原剂类型的影响

机组利用小时均按5500h计．脱硝效率按设计效率来算．本次调研的所有机组中尿素SCR脱硝机组的脱硝平均成本为1．95分／(kW．h)．液氨SCR脱硝机组的脱硝平均成本为1．545Y／(kW．h)。尿素SCR机组的脱硝成本偏高的主要原因是尿素分解系统用电或燃油成本增加．同时尿素SCR脱硝机组还原剂的单位用量明显大于液氨SCR脱硝机组还原剂的单位用量．从而导致脱硝成本明显偏高。

3.5脱硝系统厂用电率的影响

随着脱硝厂用电率的增加烟气SCR脱硝的成本不断增加．脱硝厂用电量主要根据引风机电流增加及公用系统电耗测算。同时由于长期投运的脱硝系统．为达到不同负荷下的脱硝效率要求．氨的过量喷人也使空气预热器堵塞更为严重．引起烟气系统阻力进一步增加．导致引风机电流明显加大．最终导致脱硝厂用电率增加。

4优化烟气SCR脱硝系统的对策
  针对上述脱硝成本及影响因素了解到，入口NOx浓度、脱硝效率、还原剂类型、机组容量和机组类型都会在不同程度上影响到脱硝成本，造成财务支出、运行费用和维护费用的增加，这就给燃煤电厂的发展带来了一定的影响。就此，结合这些内容，本文提出了降低SCR脱硝成本的策略，希望能够达到优化的目的，具体内容是如下。
  4.1优化还原剂的耗量
  整个脱硝装置在运行过程中，还原剂耗量的增加，势必会增加脱硝成本，因此，为了降低脱硝运行成本，从减少还原剂的耗量方面采取措施非常有必要。液氨是脱硝装置还原剂的主要组成成分，但是，氨会扩散。氨与NOx混合和分布对脱硝效率和防止氨逃逸有直接的影响。就此，为了避免这两大问题的出现，可通过在脱硝装置中加装导流板来确保还原剂均匀分布。
  4.2优化吹灰系统
  燃煤电厂生产过程中，产生的废物呈细小颗粒状，它会直接引起催化剂表面钝化，这样就大大降低了催化剂的活性。此时，需要通过优化吹灰系统来确保脱硝系统在燃煤电厂生产中的正常运行。通常选择使用蒸汽式吹灰器来达到优化的目的。此外，还可以根据SCR装置的具体运行情况，选择合适的吹灰方式，降低脱硝成本。

  4.3催化剂的维护优化
  催化剂的正常工作温度为300～450℃，只有当烟气温度在此范围内时，催化剂才能正常工作。当条件变化时就会导致催化剂失活，催化剂的失活是一个复杂的物理和化学过程，包括：沾污、孔堵塞、中毒和热烧结等。其中，当运行温度过高时，催化剂在长期使用过程中出现微晶结构变化而造成烧结的现象。催化剂的烧结会导致催化剂比表面积的丧失，从而使催化剂的脱硝活性下降。因此，必须严格控制催化剂的反应温度，尤其是在机组启停阶段，同时在设计时根据锅炉设计与燃用煤种、SCR反应塔的布置、SCR入口的烟气温度、烟气流速与NO浓度分布以及设计脱硝效率、允许的氨逃逸量、允许的SO2/SO3转化率与催化剂使用寿命保证值等因素确定。
  本文通过对燃煤脱硝机组烟气SCR脱硝成本的分析，得到机组容量、机组供热量、SCR还原剂类型、脱硝效率、脱硝装置入口NOx浓度等均对脱硝成本有很大的影响：①机组容量增加SCR脱硝成本呈下降趋势；②机组供热比例增加，脱硝效率增加，以及脱硝装置入口NOx浓度增加，SCR脱硝成本均随之增加；③SCR还原剂采用尿素的脱硝成本比还原剂为液氨的成本高；④烟气SCR脱硝成本主要由运行成本、检修维护成本和财务成本组成，其中运行成本的主要部分是还原剂费用，检修维护成本的主要部分是催化剂更换费用，财务成本的主要部分是贷款利息及增值税等。

结语
  目前在燃煤电厂发展的过程中，安装SCR脱硝装置就会增加脱硝成本。本文对SCR脱硝成本的组成及影响因素进行分析，提出采用优化还原剂的耗量优化吹灰系统，优化催化剂来达到降低脱硝成本的目的来实现优化。另外，此方法的实施，对电厂N0x的排放进行科学治理，同时，还适应了能源与环境和谐和发展的需求。燃煤机组在安装SCR脱硝装置后，脱硝成本必然会增加火电企业的发电成本，根据相关政策引导电力企业积极治理N0x排放问题，为促进能源与环境的共同发展。为实现电厂企业的可持续发展战略做出更大贡献。
参考文献
  [1]王晓毅.合成氨企业现场环境监察技术要点分析[J].工业安全与环保,2016,(1):40-41.
  [2]熊跃辉.环境现场执法问题的审视[J].环境保护,2016,(19):46-48.
  [3]许昌,吕剑虹.基于生成机理的燃煤电站锅炉NOx排放量神经网络模型[J].中国电机工程学报,2016,(10):235-239.

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