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火电机组“超低排放”下SCR脱硝系统改造后性能试验研究
点击次数:871 发布时间:2017-09-22

针对某电厂600MW机组超低排放下脱硝系统(SCR)改造后的主要运行性能指标进行了现场性能试验研究,包括SCR系统的脱硝效率、氨逃逸、SO2/SO3转化率、系统阻力、氨耗量等指标。性能试验结果表明,SCR的主要性能指标均能达到设计的性能要求,满足了近零排放下的环保要求。本文系统的研究为我国投运后的(SCR)现场性能考核、性能优化等,提供了一种现场可行而且有效的技术方法具有重要的指导意义和工程应用价值。

SCR脱硝

关键词:SCR;性能试验;超低排放

当前大气环境形势十分严峻,经常发生空气重污染现象,雾霾天气日益增多,已威胁了人们的身体健康。各级政府陆续出台多项政策措施,下大力气治理大气污染,改善空气质量。2014年国家发改委和国家环保部联合下发《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014-2020年)》,要求2020年前中东部现役燃煤发电机组基本达到燃气轮机排放限值。2014年6月,国家发改委下发《关于下达2014年煤电机组环保改造示范项目的通知》(国能综电力[2014518]号文件),要求广州华润热电有限公司#1机等十三个燃煤机组进行超低排放环保示范改造[1-7]。

某电厂3号600MW超临界锅炉机组进行了SCR脱硝系统改造来满足近零排放要求。针对脱硝改造的主要运行性能指标进行了现场性能试验研究,包括SCR系统的脱硝效率、氨逃逸、SO2/SO3转化率、系统阻力、氨耗量等指标,性能试验结果表明,SCR的主要性能指标均能达到设计的性能要求。

本文对600MW机组SCR系统性能试验研究,为我国投运后的SCR现场性能考核、性能优化等,提供了一种现场可行而且有效的技术方法具有重要的指导意义和工程应用价值。

1设备概况

1.1设备简介

该电厂一期3、4号机组2×600MW超临界锅炉是在引进ALSTOM美国公司超临界锅炉技术的基础上,上海锅炉厂有限公司结合自身技术生产的超临界锅炉,型号:SG-1913/25.4。该锅炉为超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉:单炉膛、一次中间再热、四角切圆燃烧方式、平衡通风、全钢架悬吊结构Π型露天布置、固态排渣。

1.2SCR脱硝系统简介

SCR烟气脱硝装置采用高尘型工艺,设两台SCR反应器,布置在锅炉省煤器与空气预热器之间。在每台反应器每层催化剂上方设置4台蒸汽吹灰器及5台声波吹灰器。

脱硝还原剂采用液氨。氨气与稀释风混合后,通过布置在SCR入口烟道截面上的格栅式喷氨装置喷入烟道内。喷氨格栅具备横向和纵向的分区调节功能,每个喷氨支管配有手动调节阀,可在根据烟道中NH3和NOx的分布情况,手动调节各支管喷氨流量。

脱硝催化剂选用日立(中国)有限公司生产的平板式催化剂。由于4号炉省煤器分级改造后原备用层催化剂空间被占用,本次备用层催化剂加装在*层催化剂上,将现有*层催化剂模块加高。

SCR脱硝装置入口设计烟气参数见表1。设计SCR入口烟气量为1868985m3/h,入口NOx浓度为350mg/m3,烟气温度为405℃。

SCR脱硝

2试验项目和试验仪器

本次试验所包括的项目如表2所列。

SCR脱硝

本试验所需的主要仪器设备如下表3所列。

SCR脱硝

3试验依据

现场性能试验中,主要采用了如下的技术标准和相关的技术资料。

(1)中华人民共和国电力行业标准《电站锅炉性能试验规程》(GB10184-88)。

(2)中华人民共和国国家标准《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)。

(3)中华人民共和国电力行业标准《燃煤电厂烟气脱硝装置性能验收试验规范》(DLT260-2012)。

(4)美国环保署烟气取样与分析系列标准《EPA-CTM-027、M-6C、M-7E》。

(5)美国材料与试验协会的烟气取样与分析标准《ASTMD-3226-73T》。

4试验结果分析与讨论

4.1脱硝效率与氨逃逸

脱硝效率与氨逃逸考核项目分别在机组600MW、450MW及300MW负荷下进行。每个试验工况下,同步在每台反应器进、出口测量NOx浓度,并在反应器出口用化学法采集烟气中的氨样品,用于计算脱硝效率和氨逃逸浓度,试验结果汇总于表4。

机组600MW负荷下进行了平行工况试验(T-01与T-04)。工况T-01实测SCR入口NOx浓度平均为272mg/m3,脱硝效率平均为88.90%时,出口氨逃逸浓度平均为1.77µL/L,NOx排放浓度为30mg/m3;工况T-04实测SCR入口NOx浓度平均为260mg/m3,脱硝效率平均为87.35%时,出口氨逃逸浓度平均1.59µL/L,NOx排放浓度为33mg/m3。综合平行工况试验结果,SCR入口NOx浓度平均为266mg/m3,系统脱硝效率为88.13%,出口氨逃逸浓度平均为1.68µL/L,NOx排放浓度平均为32mg/m3。

机组450MW负荷下,实测SCR入口NOx浓度平均为269mg/m3,脱硝效率平均为88.33%,出口氨逃逸浓度平均为1.10µL/L,NOx排放浓度平均为31mg/m3。

机组300MW负荷下,实测SCR入口NOx浓度平均为300mg/m3,脱硝效率平均为89.40%时,出口氨逃逸浓度平均为1.16µL/L,NOx排放浓度平均为32mg/m3。

根据试验结果,机组高、中、低负荷下SCR装置均满足脱硝效率不小于87%同时氨逃逸浓度不大于2.75µL/L的性能保证值。

为检验加装备用层催化剂后SCR装置所能达到的zui大脱硝效率,机组600MW负荷下,增大喷氨量,进行了工况T-05测试。实测SCR入口NOx浓度平均为198mg/m3,脱硝效率平均为94.85%时,SCR出口氨逃逸浓度平均为5.48µL/L,NOx排放浓度为10mg/m3。综合满负荷工况T-01、T-04计算SCR脱硝反应器化学潜能P约为3.10,机组600MW负荷下SCR入口浓度约266mg/m3时,在保证出口氨逃逸浓度不超过2.75µL/L情况下,目前SCR装置zui大脱硝效率约91.0%。

SCR脱硝

4.2SO2/SO3转化率

烟气经过催化剂后,部分SO2被氧化成SO3。在低于220℃下,SO3会与NH3反应生成硫酸氢铵,造成空预器冷段受热面的堵塞和腐蚀,为此需要控制SO2/SO3转化率。SO2/SO3转化率试验在机组600MW负荷下进行。SCR装置加装备用催化剂后,烟气中约有0.60%的SO2被氧化成SO3,满足不大于1.9%的性能保证值。

4.3氨耗量

试验过程中氨耗量依据烟气流量、脱硝效率、入口NOx浓度及反应器出口氨逃逸浓度等进行计算,结果见表5。机组满负荷平行工况下,SCR入口NOx浓度分别为272mg/m3、260mg/m3,脱硝效率分别控制在88.90%、87.35%时,氨耗量分别约168.3kg/h、157.4kg/h。平均来看,SCR入口NOx浓度为266mg/m3,脱硝效率为88.13%时,氨耗量为162.9kg/h。

SCR脱硝

4.4系统阻力

机组600MW负荷工况下,测量脱硝系统阻力,结果见表6。试验中用电子微压计分别连接SCR反应器、催化剂层进出口烟气压力测点,测量SCR装置整体阻力及催化剂层阻力。根据现场测点条件,SCR入口烟气压力测点位于AIG上游竖直烟道上,出口压力测点位于催化剂层出口预埋管处。参照设计资料,省煤器出口至AIG前系统阻力为40Pa,底层催化剂出口至空预器入口烟道烟道接口阻力为80Pa,数据处理中计入这两部分阻力。

根据试验结果,机组600MW负荷工况下,含备用层在内的催化剂总阻力为265Pa,SCR装置整体阻力为742Pa,满足“含加装层的催化剂阻力不大于300Pa”、“SCR系统阻力不大于750Pa”的性能保证值。

SCR脱硝

4.5烟气温降

机组600MW负荷下,在SCR反应器进出口同步测量烟气温度,计算烟气温降,测量结果见表7。实测机组满负荷工况下反应器进出口烟气温降平均为4.1℃。

SCR脱硝

5结论与建议

针对某电厂600MW燃煤机组近零排放下SCR改造的主要运行性能指标进行了现场性能试验研究,包括SCR系统的脱硝效率、出口NOx浓度、氨逃逸量等指标,主要结论如下:

(1)SCR脱硝装置脱硝效率及氨逃逸、SO2/SO3转化率、系统阻力等各项指标均达到了设计要求,达到了近零排放50mg/m3以下要求;

(2)CEMS表计显示值与实测值存在偏差,尤其反应器入口NOx、氨逃逸浓度等测点偏差相对较大,建议加强在线仪表的日常维护,提高其测量准确性;

(3)性能考核试验前经过AIG喷氨优化调整,反应器出口NOx浓度分布均匀性良好,未出现局部氨逃逸浓度过大的现象。后期受燃烧工况变化、反应器内部导流整流装置积灰等因素影响,反应器出口NOx浓度均匀性可能变差,局部氨逃逸浓度将升高,对下游空预器等设备形成堵塞风险。建议定期对喷氨格栅各支管的喷氨量进行优化调整,提高系统运行的安全性和经济性。

本文进行的近零排放下SCR增容改造现场性能试验研究,为我国其它燃煤机组进行近零排放下性能试验、优化等提供了借鉴经验,具有较好的学术价值和工程应用价值。

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