脱硝系统运行成本优化

脱硝系统运行成本优化

1邹小丰  2刘继勇   3魏玲新

1身份证号码:3212811987****1892

2身份证号码:5003831987****467X

3身份证号码:5002212001****3827

摘要：分析了重庆天泰热力脱硝系统的运行情况，包括脱硝还原剂费用、环境保护税、电费的组成和变化。将尿素配制浓度从50%降至25%，使脱硝系统运行综合成本费用最低。  

重庆天泰热力电厂M701F4型燃气蒸汽联合循环机组为确保烟气氮氧化物排放符合国家环保要求，需要连续热解尿素溶液形成氨气，氨气在SCR反应区在催化剂作用下将烟气中氮氧化物还原成氮气。脱硝系统正常运行每年需要消耗大量的能源和物料，是发电厂生产成本的重要组成部分。

1.脱硝系统存在问题

    脱硝装置设计参数:1.脱硝装置在性能保证（年平均额定纯凝和年平均额定供热）工况下，入口氮氧化物脱除率不小于75.5％；2.脱硝系统入口的入口氮氧化物浓度值为50mg/Nm3时，出口氮氧化物浓度保证不超过12.25mg/Nm3（干态，15%O2）。

燃烧调整优化后，脱硝效率基本维持在30%左右，脱硝出口氮氧化物（折算后）一般在22～32mg/Nm3。从日常运行数据，可看出脱硝效率和出口氮氧化物浓度（折算后）与设计值偏离较大，如果仍按设计工况运行脱硝系统可能会出现尿素配制浓度过高导致物料费用高、停机期间较高浓度尿素浓液存在结晶等问题。

2.脱硝运行分析

2.1脱硝入口氮氧化物与燃机负荷的关系

联合循环机组在运行过程中，随着燃机负荷变化，脱硝入口氮氧化物含量会随之发生变化。2024年5月份根据机组燃烧调整优化后的运行数据，绘制其脱硝入口氮氧化物（折算后）随机组负荷变化的分布图如下。

从图1可见：燃机负荷不超过240M时，脱硝入口氮氧化物含量一般在45mg/Nm3以下；燃机负荷在240～280MW时，脱硝入口氮氧化物含量一般在40～48mg/Nm3之间剧烈波动；

2.2不同工况的脱硝系统运行参数的分析

2024年3月份，收集了不同工况下机组的脱硝、烟气运行参数，具体如下。

                   表1   不同工况的脱硝运行参数

从表1各种不同工况进行对比可得出如下结论：

（1）燃机负荷相同，尿素浓度不同，尿素喷枪喷射流量基本变化不大，脱硝出口氮氧化物排放值合格，故配制低浓度尿素供脱硝用更加经济。但尿素浓度过低时且机组负荷较高时，可能到会导致尿素喷射量超过设计上限值160kg/h，因此建议配制25%尿素溶液供脱硝使用。
    （2）尿素浓度相同，燃机负荷增加，烟气流量和脱硝入口氮氧化物增大，导致尿素喷枪喷射流量加大，脱硝出口氮氧化物含量可保持基本不变。可见，机组负荷越高时，尿素用量越大。因此机组负荷分布均匀可有效减少尿素喷射量。
3.优化后脱硝工况
3.2氮氧化物排放量

燃烧调整后机组已运行259小时，期间排放氮氧化物共排放9.15吨，折合机组运行时脱硝系统投运工况下每小时氮氧化物排放量为35.32kg。各不同工况年度排放量见下表。

表3     不同工况下氮氧化物年排放量

四种工况下氮氧化物年排放量均未超过重庆天泰热力有限公司生产排污许可证规定的年度氮氧化物排放量限值454吨。

3.运行成本

根据《重庆市大气污染物和水污染物环境保护税适用税额的方案》大气污染物税额标准为每污染当量3.5元。机组预计2024年平均负荷率70%左右运行7752小时，尿素采购价格为2290元/吨，电价0.552元/kwh。脱硝系统电耗组成如下：尿素输送泵1.1kW/h，高温升压风机19.3kwh/h，电加热器85kwh/h（运行时间50%）。脱硝系统各工况下的运行成本和环境保护税如下。

                     表4  不同工况下脱硝系统的运行成本

4.结论

尿素配制浓度为25%时脱硝系统运行费用和环境保护税的费用之和最低，因此建议日常配制25%尿素浓液供脱硝系统使用。