某发电厂一期(2×1000MW)工程脱硝设备及系统安全消防设计文献综述

 2021-10-26 10:10

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在我国由于环保形势的日益严峻,国家逐渐加大对脱硫环保产业的支持,使烟气脱硫产业得到了飞速发展,大规模的烟气脱硫技改工程集中建设在全世界绝无仅有,加上脱硫产业的无序发展、低价竞争,以及缺乏有效的监管,工程建设过程中的安全管理工作受到很大的影响,安全管理水平普遍不高,发生了很多人身伤亡和财产损失的施工事故,造成数起人员群死群伤和设备严重损坏的恶劣事故。因此,高度重视火电厂烟气脱硫工程建设安全工作,控制、减少脱硫工程施工事故,进一步规范、加强火电厂烟气脱硫工程建设的安全管理刻不容缓。

1 采用选择性催化还原法(SCR)脱硝方案原因

20世纪40年代初,美国洛杉矶上空弥漫着一种浅蓝色烟雾,致使当地居民眼睛、咽喉、呼吸系统等不适,大片松林枯死、柑橘减产。50年代后,日本、加拿大、德国、澳大利亚、荷兰等多地也相继出现类似现象[1]。研究发现,这种有毒烟雾主要由氮氧化物、碳氢化合物等一次污染物及其在紫外线照射下生成的二次污染物混合后形成,称为光化学烟雾,其主要来源为机动车尾气排放的 NOX和 VOC。

1.1 我国实际因素

改革开放以来,我国的工业化脚步加快,依托能源消耗为主的粗放型经济增长模式实现了短时间内经济总体规模及增速大幅提高,却带来了高强度的污染物排放,严重威胁到了公众的健康、破坏了生态环境,制约了经济社会的可持续发展。能源消耗,尤其是化石燃料产生的烟尘、硫化物、氮氧化物等有害物质的大量排放,是酸雨、温室效应和臭氧层的破坏的根源。其中,二氧化硫、氮氧化物等有害物质主要发生在燃煤过程,燃煤主要集中在火力发电厂的电力生产过程,燃煤火力发电厂是我国电力供应市场的主题,约占2/3[2]。因而,加强燃煤火力发电厂污染物排放的治理和监管,对污染物的总量控制和环境质量改善都有着显著效果。伴随着环保技术的发展和国家环保政策的落地,烟尘、二氧化硫得到了有效治理,氮氧化物(NOX,包括 N2O、NO、NO2、N2O3 和 N2O5 等多种化合物)的治理已经成为人们关注的焦点之一,也成为火力发电厂当前面临的污染物减排最迫切任务[3]。除此以外,乘客与驾驶员的打闹,如此次的重庆坠江事故中。人的因素也包括乘客和行人。

1. 2 技术和成本的因素

综合分析当前国内外火电厂成熟应用的 NOX排放控制技术方案,主要有两种:低氮燃烧技术和烟气脱硝技术。在新的火电厂氮氧化物排放标准下,单一应用低氮燃烧技术已远远不能满足要求。基于运行成本和实际效果的综合考虑,80%以上的在役机组改造都是先进行低氮燃烧器改造,然后在锅炉尾部烟道加装烟气脱硝装置,且烟气脱硝装置主要是应用 SCR 和 SNCR 烟气脱硝技术[4]。低氮燃烧技术,是基于燃料燃烧过程中氮氧化物的生成机理,通过燃料分级、空气分级、烟气再循环等方式,保证绝大部分燃烧过程发生在还原性气氛中,来降低燃烧过程中产生的 NOX。对于燃用烟煤和褐煤的锅炉,效果十分显著。通常情况下,采用低氮燃烧技术可将锅炉 NOX排放浓度降低至原来的 20%~40%,且投资运行费用相对较低、技术相对成熟,是锅炉脱硝方案的首选。烟气脱硝,是根据烟气的特点和 NOX的物理化学等性质,将生成的 NOX通过某种或多种技术相结合的方法从烟气中脱除掉。工业上应用的烟气脱硝技术,主要包括两大类:气相反应法和液体吸收法[5]。其中、归属于气相反应法的选择性催化还原法(SCR)和选择性非催化还原法(SNCR),技术上稳定可靠、经济上相对合理、广泛应用于火力发电厂。

2 国内外研究现状及成果

2.1 国外研究现状及成果

由于欧、美、日本等国家工业化相对较早,NOX排放问题较早暴露,也最先开始针对燃煤电厂 NOX排放控制技术进行研究,主要研究方向包括:低氮燃烧和烟气脱硝技术。低氮燃烧技术是基于 NOX 的生成机理,应用空气分级和燃料分级原理,实现控制燃烧主要在较低温度的还原性氛围中[6]。其研究始于上世纪 50 年代,开发高潮出现在 80 年代,技术相对完善且广泛应用在 90 年代后。烟气脱硝主要有还原法和氧化法两类。其中,还原法中的选择性催化还原法(SCR)和非选择性还原法(SNCR)广泛应用于火力发电厂。20 世纪 60 年代初,美国最早开始研究 SCR 技术并获得许多相关专利,但由于本土劣质烟煤含硫量高、飞灰成分复杂,维护 SCR 催化剂活性十分困难,导致其 SCR 技术在工业领域应用较晚。随着技术的成熟,难关攻克后发展十分迅速。日本在 70 年代末最先将 SCR 技术应用在工业锅炉和电站锅炉上,80 年代中期欧洲也引进了 SCR 技术。与此同时,SNCR 技术相伴在美国、日本等发达国家,但应用于燃气、燃油电厂和循环流化床燃煤锅炉的较多[7]。经过多年研究、实践,综合 NOX

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