火電行（háng）業（yè）超低排放是指火電廠燃煤鍋爐在（zài）發電運行、末端治理等過程中，采用多種汙染物高效協同脫除集成係統（tǒng）技術，使其（qí）大氣汙染物排放濃度達到天（tiān）然氣燃氣輪機組標準的排放限值，即煙塵、二氧化硫和氮（dàn）氧化物排放濃度分別不高於10、35、50mg/Nm3。

本項目機組在現有SCR脫硝係統基礎上增設製氧-臭氧（yǎng）脫（tuō）硝係統的改造方案，從運行安全角度考（kǎo）慮，增加臭（chòu）氧噴射設（shè）備，通（tōng）過減少噴氨量或減少現有催化（huà）劑數量等方式，適當調高SCR出口NOx濃度，既能實現NOx深度減排，符合國家節能減排（pái）政策，又能減輕現有脫硝係統的負（fù）荷（hé）出（chū）力和脫除氨逃逸造成的空預器（qì）堵塞等問題，並通過（guò）預留擴展空間為後續實（shí）現NOx近零排放做鋪（pù）墊。

1 改造（zào）方案設計

該項目采用在現有石灰石-石膏法脫硫（liú）塔前的入（rù）口煙道上布（bù）置臭氧噴射裝置，在（zài）SCR出口NOx排（pái）放濃（nóng）度60mg/Nm3的工況下，通過臭氧（yǎng）氧化脫硝裝置（zhì）將NOx排放濃（nóng）度降至30mg/Nm3，達到深度減排的目的。圖1為（wéi）臭氧低溫氧化脫硝（xiāo）係統的（de）改造示意圖。

1.1 現有（yǒu）機組脫硝係統概況（kuàng）

本項目火電機組為亞臨（lín）界（jiè）參數、自然循環、前後（hòu）牆對衝燃燒方式、一（yī）次中間再熱、單爐膛平衡通風、固態排渣、緊身封（fēng）閉、全鋼（gāng）構（gòu）架（jià）的∏型汽（qì）包爐。采（cǎi）用（yòng）中速磨配（pèi）冷一次風機，正壓直吹式製粉係（xì）統，每台鍋爐配5台磨煤機，4台運行，1台備用。脫硝係統采用液氨工藝SCR脫硝技術，配以“2+1”模式布置蜂窩式（shì）催（cuī）化劑，設計脫硝效率為80%。機組發電機功（gōng）率（lǜ）隨（suí）全年運行小時數的（de）變化分別參見圖2所示。

經計算，機組平均（jun1）負荷為230MW，負荷率為70%，煙囪入口處淨煙NOx排放值約35mg/Nm3,SCR催化劑效率已經由設計值80%升高至（zhì）88.30%,SCR入口NOx濃度（dù）超過300mg/Nm3時，SCR脫硝係統（tǒng）的（de）運行壓力會更大。因此，催化劑的使用壽命受到了限製（zhì）、效率已接（jiē）近正（zhèng）常運行臨界點。從圖2-b可（kě）知（zhī），淨（jìng）煙氣NOx排放值（zhí）時常超過50mg/Nm3，表明SCR係統隨機組負荷（hé）或者煤種的（de）波動自動調節響應滯後，嚴重影響機組人員的正常調控，導致噴氨調（diào）門忽大忽小，可能造成氨（ān）逃逸率過大。由於機（jī）組SCR脫硝係統備用層也裝配了（le）催（cuī）化劑（jì），現場未預留（liú）空間來再（zài）次增加催（cuī）化劑，因此（cǐ）無法通過加（jiā）層來增加脫除NOx的（de）潛力。

1.2 改造方（fāng）案的設備配置

本工程在引風機出口（kǒu）至脫硫塔入口的煙道內設（shè）置牆式噴（pēn）槍進行臭氧（yǎng）/氧氣混合氣體的噴射，並輔（fǔ）以高壓稀釋風克服煙道壓力。高價態的氮氧化物隨煙氣進入（rù）脫硫塔進行溶解和氧化，形成硝酸鈣，經脫硫廢水係統排出。具體布置一（yī）套采用（yòng）吸（xī）附真（zhēn）空解吸法(VPSA)連續製取純度90%～95%的氧氣，為臭氧（yǎng）發生器提（tí）供氧源，兩套采用介質阻擋放電的技術原理的管式臭氧發生器來生產臭氧（yǎng）介質，臭氧介（jiè）質通過一套活性分子反應器裝噴（pēn）射裝置噴進脫硫塔前的煙道煙氣中進行氧化反應（yīng）。

1.3 臭氧脫硝主要係統

1.3.1 製氧（yǎng）係統

采用VPSA連續製取純度90%～95%的氧氣，為臭氧發生器提供氧源。普通空氣經入口過濾器過濾後（hòu），由鼓風機送往吸附塔，在吸附塔內完成氧（yǎng）氣的（de）製備，在緩衝（chōng）罐（guàn）內進行緩衝後，經一級壓縮氧壓機後進入儲氣罐待用。空氣製氧後的剩餘產物經管道過濾器、真（zhēn）空泵（bèng）排（pái）至排氮消聲器對外排空。

1.3.2 煙道反射噴射係統（tǒng）

臭氧噴射係統由流量調節控製係（xì）統，臭氧（yǎng）噴嘴以及煙氣分布器組成，該係統能（néng）夠滿（mǎn）足臭氧（yǎng）與（yǔ）煙氣充分均勻混合，臭（chòu）氧流量數據可實現遠傳並時時（shí）可調。臭氧噴射位置選擇靜電（diàn）除塵器後部（bù）煙道，煙氣溫度低於200℃，能保證臭氧與NOx高效（xiào）反應的溫度區間及反應時間。

1.3.3 臭氧（yǎng）發生器

采用介質阻擋放電的技術原理，將氧氣電離後（hòu）生成高濃（nóng）度的臭（chòu）氧、氧氣混合氣體，混合氣體氧化性強，由於部分氧氣也攜帶電子，能進一步增加氧化反應效率。

1.3.4 冷卻水循（xún）環係統

因臭氧發生器在工（gōng）作中將產生大量熱量，而臭氧發生器的工作溫（wēn）度應小於30℃，故需要設置冷卻水循環係統降溫。采用（yòng）閉路循環（huán）冷卻係統，內循環（huán）為閉（bì）路循環，采用除鹽水（shuǐ）注滿整個係統。外循環直接（jiē）接入電廠循環水係統。

臭（chòu）氧發（fā）生器冷卻水設計內循環冷卻水係統，通過（guò）板式（shì）換熱器換熱，為臭氧發（fā）生器提供冷卻（què）水，可有效防止因外循環水質變化（尤其是氯（lǜ）離子（zǐ）與pH值）對臭氧（yǎng）發生器的腐（fǔ）蝕。

1.3.5 吸收塔係統

采用現有石灰石（shí）-石膏法脫硫係統，氧化反應產物進入（rù）脫硫塔與噴淋液反應。臭氧反應後（hòu）生成的高價態NOx易溶（róng）於（yú）水，同時與（yǔ）石灰石漿液生成（chéng）一定（dìng）量的硝酸鹽，含有硝酸鹽的液體同石膏漿（jiāng）液通過石膏漿液泵排出，進入石膏脫水係統（tǒng）。脫水後的固體石膏外運使用，脫除液體（tǐ）溢流後進入濾（lǜ）液箱，*終返回到脫硫塔或當氯離子超標時隨脫硫廢水（shuǐ）排出脫硫係統。

1.3.6 安全報警係統

係統根據相應規範設計，臭氧製備區內安裝臭氧泄漏報警儀、氧氣製（zhì）備區或者儲（chǔ）存區內安裝氧氣（qì）泄（xiè）漏報警儀，當這些（xiē）區域內環境中臭氧/氧氣泄露超標時（shí），係統輸（shū）出報警信號。

2 脫硝效果分析

2.1 臭氧脫硝係統投運效果（guǒ）

氧化脫硝係統（tǒng）是按照實際SCR後煙氣參數進行設計的，臭（chòu）氧脫硝的效率可達95%以上，脫硝效（xiào）率（lǜ）取決於臭氧的噴射（shè）量以及（jí）噴射濃度。本項目的脫硝效率設（shè）計值為不小於75%，即確保氮氧化物在SCR後不高於60mg/Nm3的條件下（這時氨逃逸率（lǜ）較低（dī），有助於減輕空預器堵塞），出（chū）口氮氧化物（wù）不高於30mg/Nm3。本項目氧化脫硝係統主要參數見表1所示。

本項目增加臭氧脫硝係統後，需要對現有的脫硝係（xì）統和脫硫係統進行調節，以確保氨逃（táo）逸有效的控製以及氧化後的氮（dàn）氧化物被吸（xī）收。詳（xiáng）細的係統分配如下：

(1) SCR係統由現有的氮氧化物50mg/Nm3以下，升高（gāo）至60mg/Nm3，脫硝效（xiào）率由88.33%(300mg/Nm3降低至35mg/Nm3）降低至80%(300mg/Nm3降低至60mg/Nm3）。機組SCR催化劑的（de）設計效率為80%，在此效率下運行，SCR係統*為經濟安全（quán）高效（xiào）。液氨（ān）的噴射量可減（jiǎn）少約17.46kg/h，即全年節省液（yè）氨（ān）用量為87.31t。

(2)用臭氧氧化（huà）法來進行深度減排脫硝，將氮氧化物控製在30mg/Nm3以下，確保係統穩定達標。

2.2 臭氧脫硝技術應用的環境效益和（hé）社會效益

2.2.1 NOx深度減排

本機組煙氣（qì）係（xì）統目前采用SCR脫硝裝置控製NOx排放量，NOx排（pái）放濃度為50mg/Nm3，符合《火電廠大氣汙染物排放標準》（GB13223-2011）中（zhōng）NOx排放限製要求，機組年有效利用按5000h計算，鍋（guō）爐NOx年排放總量（liàng）約（yuē）262.5t。本工程為（wéi）了實現深度減排脫硝（xiāo）和減（jiǎn）少（shǎo）氨逃（táo）逸，在脫硫塔入口前增加臭氧脫硝裝置，機組年減少NOx年排放總量約183.75t，這對改善當地的大氣環境質量起到積極作用。

2.2.2 氨逃逸治理

SCR脫硝係（xì）統在通常的設計是向催化劑上遊（yóu）的煙氣中噴入氨還原劑，首先使氨蒸發，然後氨和稀釋空氣或煙氣混合，利用噴氨格柵將其噴入SCR反應器上遊的（de）煙氣中（zhōng），利用催化劑將煙氣中的NOx轉（zhuǎn）化為氮氣和水。SCR係統NOx脫除效（xiào）率通常很高，噴（pēn）入到（dào）煙氣中的氨幾（jǐ）乎（hū）完全和NOx反應。有一小部分氨不反應而（ér）是作為氨（ān）逃逸離（lí）開（kāi）了反應器。一般來說，對於（yú）新的催化（huà）劑，氨（ān）逃（táo）逸量很低。但是，隨著催化劑失活（huó）或者表麵被（bèi）飛灰覆蓋或（huò）堵塞，氨逃逸量就會增加，為了維持需要的NOx脫除率，就必須增加反應器中NH3/NOx摩爾比。

機組煙氣NOx排放濃度（dù）約276～321mg/Nm3，經SCR脫硝裝置NOx排放濃度約30～50mg/Nm3，為（wéi）維持NOx超低排放要求，實際運行中NH3/NOx摩爾比較高，在滿足NOx環保排放要求同時，也導致（zhì）脫硝裝置出口（kǒu）的氨（ān）逃逸較高，加劇了（le）尾部（bù）空預器的（de）堵塞（sāi）。

本工程通過（guò）在機組（zǔ）煙道（dào）增加臭氧脫硝裝置，降低了SCR脫硝NH3/NOx摩爾比，氨逃逸率可降低至2.3mg/Nm3以（yǐ）內，使（shǐ）NOx排放濃度降低（dī）至30mg/Nm3以（yǐ）內，本臭氧脫硝工程的實施，將進一步降低SCR運行壓力（也可適（shì）當的減少催化劑填充量）和（hé）NOx排放量，並解決氨逃逸疑難問題，而且不會對（duì）環境造成新的二次汙染（rǎn）。

2.2.3 社會效益

火電廠排（pái）放的NOx除形成酸雨外，還會與碳氫化合物反應生成致癌物質，對人體造成嚴重影響。因此，通過臭氧脫硝工程的實施可適當的減少催（cuī）化劑填充質量並可（kě）減少NOx排（pái）放量（liàng），將有助（zhù）於（yú）改善當地大（dà）氣環境，具有良好的社會效益。

3 結論（lùn）

本（běn）次改造工程的投產運行，在現有SCR脫硝係統基礎上增設製氧-臭氧氧化脫硝係統的改造方案，從運行安全角度考慮，增加臭氧（yǎng）噴射設備，通過減少噴氨（ān）量（liàng）或減少現（xiàn）有（yǒu）催化劑數量等方式，適（shì）當調高SCR出口NOx濃度，既能實現NOx深度減排，又能減輕現有脫硝係統的負荷出力和脫（tuō）除氨逃逸（yì）等問題。（來源:節能與環保  作者:王哲等）