該項(xiàng)目采用在現(xiàn)有石灰石-石膏法脫硫塔前的入口煙道上布置臭氧噴射裝置，在SCR出口NOx排放濃度60mg/Nm3的工況下，通過(guò)臭氧氧化脫硝裝置將NOx排放濃度降至30mg/Nm3，達(dá)到深度減排的目的。圖1為臭氧低溫氧化脫硝系統(tǒng)的改造示意圖。
1.1 現(xiàn)有機(jī)組脫硝系統(tǒng)概況
本項(xiàng)目火電機(jī)組為亞臨界參數(shù)、自然循環(huán)、前后墻對(duì)沖燃燒方式、一次中間再熱、單爐膛平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、緊身封閉、全鋼構(gòu)架的∏型汽包爐。采用中速磨配冷一次風(fēng)機(jī)，正壓直吹式制粉系統(tǒng)，每臺(tái)鍋爐配5臺(tái)磨煤機(jī)，4臺(tái)運(yùn)行，1臺(tái)備用。脫硝系統(tǒng)采用液氨工藝SCR脫硝技術(shù)，配以“2+1”模式布置蜂窩式催化劑，設(shè)計(jì)脫硝效率為80%。機(jī)組發(fā)電機(jī)功率隨全年運(yùn)行小時(shí)數(shù)的變化分別參見(jiàn)圖2所示。
經(jīng)計(jì)算，機(jī)組平均負(fù)荷為230MW，負(fù)荷率為70%，煙囪入口處凈煙NOx排放值約35mg/Nm3,SCR催化劑效率已經(jīng)由設(shè)計(jì)值80%升高至88.30%,SCR入口NOx濃度超過(guò)300mg/Nm3時(shí)，SCR脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行壓力會(huì)更大。因此，催化劑的使用壽命受到了限制、效率已接近正常運(yùn)行臨界點(diǎn)。從圖2-b可知，凈煙氣NOx排放值時(shí)常超過(guò)50mg/Nm3，表明SCR系統(tǒng)隨機(jī)組負(fù)荷或者煤種的波動(dòng)自動(dòng)調(diào)節(jié)響應(yīng)滯后，嚴(yán)重影響機(jī)組人員的正常調(diào)控，導(dǎo)致噴氨調(diào)門(mén)忽大忽小，可能造成氨逃逸率過(guò)大。由于機(jī)組SCR脫硝系統(tǒng)備用層也裝配了催化劑，現(xiàn)場(chǎng)未預(yù)留空間來(lái)再次增加催化劑，因此無(wú)法通過(guò)加層來(lái)增加脫除NOx的潛力。


1.2 改造方案的設(shè)備配置
本工程在引風(fēng)機(jī)出口至脫硫塔入口的煙道內(nèi)設(shè)置墻式噴槍進(jìn)行臭氧/氧氣混合氣體的噴射，并輔以高壓稀釋風(fēng)克服煙道壓力。高價(jià)態(tài)的氮氧化物隨煙氣進(jìn)入脫硫塔進(jìn)行溶解和氧化，形成硝酸鈣，經(jīng)脫硫廢水系統(tǒng)排出。具體布置一套采用吸附真空解吸法(VPSA)連續(xù)制取純度90%～95%的氧氣，為臭氧發(fā)生器提供氧源，兩套采用介質(zhì)阻擋放電的技術(shù)原理的管式臭氧發(fā)生器來(lái)生產(chǎn)臭氧介質(zhì)，臭氧介質(zhì)通過(guò)一套活性分子反應(yīng)器裝噴射裝置噴進(jìn)脫硫塔前的煙道煙氣中進(jìn)行氧化反應(yīng)。
1.3 臭氧脫硝主要系統(tǒng)
1.3.1 制氧系統(tǒng)
采用VPSA連續(xù)制取純度90%～95%的氧氣，為臭氧發(fā)生器提供氧源。普通空氣經(jīng)入口過(guò)濾器過(guò)濾后，由鼓風(fēng)機(jī)送往吸附塔，在吸附塔內(nèi)完成氧氣的制備，在緩沖罐內(nèi)進(jìn)行緩沖后，經(jīng)一級(jí)壓縮氧壓機(jī)后進(jìn)入儲(chǔ)氣罐待用。空氣制氧后的剩余產(chǎn)物經(jīng)管道過(guò)濾器、真空泵排至排氮消聲器對(duì)外排空。
1.3.2 煙道反射噴射系統(tǒng)
臭氧噴射系統(tǒng)由流量調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，臭氧噴嘴以及煙氣分布器組成，該系統(tǒng)能夠滿足臭氧與煙氣充分均勻混合，臭氧流量數(shù)據(jù)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)傳并時(shí)時(shí)可調(diào)。臭氧噴射位置選擇靜電除塵器后部煙道，煙氣溫度低于200℃，能保證臭氧與NOx高效反應(yīng)的溫度區(qū)間及反應(yīng)時(shí)間。
1.3.3 臭氧發(fā)生器
采用介質(zhì)阻擋放電的技術(shù)原理，將氧氣電離后生成高濃度的臭氧、氧氣混合氣體，混合氣體氧化性強(qiáng)，由于部分氧氣也攜帶電子，能進(jìn)一步增加氧化反應(yīng)效率。
1.3.4 冷卻水循環(huán)系統(tǒng)
因臭氧發(fā)生器在工作中將產(chǎn)生大量熱量，而臭氧發(fā)生器的工作溫度應(yīng)小于30℃，故需要設(shè)置冷卻水循環(huán)系統(tǒng)降溫。采用閉路循環(huán)冷卻系統(tǒng)，內(nèi)循環(huán)為閉路循環(huán)，采用除鹽水注滿整個(gè)系統(tǒng)。外循環(huán)直接接入電廠循環(huán)水系統(tǒng)。
臭氧發(fā)生器冷卻水設(shè)計(jì)內(nèi)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，通過(guò)板式換熱器換熱，為臭氧發(fā)生器提供冷卻水，可有效防止因外循環(huán)水質(zhì)變化（尤其是氯離子與pH值）對(duì)臭氧發(fā)生器的腐蝕。
1.3.5 吸收塔系統(tǒng)
采用現(xiàn)有石灰石-石膏法脫硫系統(tǒng)，氧化反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)入脫硫塔與噴淋液反應(yīng)。臭氧反應(yīng)后生成的高價(jià)態(tài)NOx易溶于水，同時(shí)與石灰石漿液生成一定量的硝酸鹽，含有硝酸鹽的液體同石膏漿液通過(guò)石膏漿液泵排出，進(jìn)入石膏脫水系統(tǒng)。脫水后的固體石膏外運(yùn)使用，脫除液體溢流后進(jìn)入濾液箱，最終返回到脫硫塔或當(dāng)氯離子超標(biāo)時(shí)隨脫硫廢水排出脫硫系統(tǒng)。
1.3.6 安全報(bào)警系統(tǒng)
系統(tǒng)根據(jù)相應(yīng)規(guī)范設(shè)計(jì)，臭氧制備區(qū)內(nèi)安裝臭氧泄漏報(bào)警儀、氧氣制備區(qū)或者儲(chǔ)存區(qū)內(nèi)安裝氧氣泄漏報(bào)警儀，當(dāng)這些區(qū)域內(nèi)環(huán)境中臭氧/氧氣泄露超標(biāo)時(shí)，系統(tǒng)輸出報(bào)警信號(hào)。