SCR脫硝超低排放工程改造及性能評價
文章介紹了某電廠660MW 燃煤機組SCR脫硝裝置的超低排放性能評估結(jié)果。在100%、75% 及50% 三個負荷工況下，對整個脫硝裝置進行超低排放性能評價分析。研究結(jié)果表明，通過對SCR 脫硝裝置進行提效改造，可以顯著提升裝置的脫硝效率，達到超低排放的標(biāo)準(zhǔn)。
關(guān)鍵詞：SCR 脫硝；超低排放；流場優(yōu)化；NOx濃度；氨逃逸
0 引言
氮氧化物(NOx) 作為大氣主要污染物之一，會導(dǎo)致光化學(xué)污染、酸雨、臭氧層破壞以及溫室效應(yīng)等環(huán)境問題，并威脅人類身體健康。為了使燃煤電廠氮氧化物的排放得到有效控制，國家環(huán)保部、發(fā)改委和能源局于2015年12月聯(lián)合發(fā)布了《全面實施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案》，要求所有具備改造條件的燃煤電廠到2020年底力爭實現(xiàn)超低排放，即氮氧化物排放濃度不高于50mg/m3(基準(zhǔn)氧含量6% 條件下)。目前國內(nèi)很多燃煤機組都面臨著脫硝超低排放工程改造的問題。
1 研究對象及內(nèi)容
本文以某電廠660MW 機組為研究對象。該機組脫硝裝置采用SCR 工藝，還原劑采用液氨蒸發(fā)方案。超低排放改造前，在設(shè)計煤種及校核煤種、鍋爐最大工況(boiler maximum working condition，BMCR)、處理100% 煙氣量的條件下，脫硝系統(tǒng)運行時入口處NOx含量600mg/Nm3，出口處NOx含量不大于100mg/Nm3，脫硝效率不小于87%，未達到超低排放標(biāo)準(zhǔn)。該燃煤機組進行脫硝超低排放改造，對改造完成后的SCR 脫硝超低排放工程進行評估，在100%、75% 及50% 三個負荷工況下，對整個脫硝設(shè)備進行超低排放性能評價分析。
2性能評估方法
分別在100％,75%及50%三個負荷工況下，用網(wǎng)格法測量SCR反應(yīng)器出人口NO、濃度、煙氣流速、煙氣溫度及反應(yīng)器出口氨逃逸的濃度分布。要求改造完成后，SCR脫硝反應(yīng)器出口處煙氣中NO、含量不大于45mg/Nm3,氨逃逸濃度不大于3ppm。主要測試儀器如表1所示。
3研究結(jié)果及分析
機組超低排放改造完成后，分別在100％,75%及50%三個負荷工況下，測得SCR脫硝裝置反應(yīng)器出人口 NO、濃度值、煙氣溫度和煙氣流速，以及出口氨逃逸濃度值及偏差比較如表2所示。
表1 主要測試儀器
表2 SCR脫硝裝置反應(yīng)器出入口煙氣參數(shù)及偏差比較
三個工況下SCR 脫硝裝置反應(yīng)器出入口NOx濃度分布如圖1所示，測試深度為A 端：1m，2m 及3m；B 端1.3m，2.3m 及3.3m。從結(jié)果中可以看出：脫硝裝置出口NOx濃度總體分布較為均勻。高負荷下(660MW 與510MW)SCR 入口NOx濃度較高，平均值大于200ppm(410mg/m3)；出口濃度最大值為21ppm(約43.05mg/m3)， 低于超低排放限值50mg/m3，達到了超低排放的標(biāo)準(zhǔn)。滿負荷下SCR 裝置的脫硝效率可達到92.2%，相比于改造之前(87%) 得到了顯著的改善。
圖1改造后SCR脫硝裝置反應(yīng)器出入口NO?濃度分布，d為測試深度
反應(yīng)SCR脫硝裝置性能水平的另一重要參數(shù)是出口氨逃逸濃度，其值主要取決于脫硝反應(yīng)器內(nèi)噴氨流量分配、催化劑性能等因素，及其速度、溫度場。機組在超低排放改造后SCR出口氨逃逸濃度如圖2所示，測試深度分別為0.5m及1.5m。從圖中可以看出，改造完成后，SCR脫硝裝置反應(yīng)器出口氨逃逸濃度較低，最大工況下出口NOx濃度值均小于3ppm，滿足設(shè)計要求。
三個工況下脫硝裝置出人口煙氣溫度總體較高，低負荷時(50%負荷)基本能達到340℃，保證了脫硝裝置的穩(wěn)定運行。脫硝裝置出人口煙氣溫度分布較為均勻，均小于最大絕對偏差10℃。
三個工況下脫硝裝置人口煙氣流速分布略有不均，相比于改造前有較大改善;而反應(yīng)器出口煙氣流速分布比較均勻，總體優(yōu)于人口值。這表明了SCR反應(yīng)器內(nèi)部流場設(shè)計合理，對人口煙氣流速具有較好的調(diào)節(jié)作用。
圖2 改造后SCR脫硝裝置反應(yīng)器出口氨逃逸濃度，d為測試深度
4 結(jié)語
文章以某電廠660MW 機組為研究對象，針對該燃煤機組進行了SCR 脫硝裝置的流場優(yōu)化設(shè)計改造，并有如下結(jié)論：
(1) 高負荷工況下，機組脫硝入口氮氧化物濃度較高，大于400mg/m3。建議對低氮燃燒器進行優(yōu)化調(diào)整，同時優(yōu)化鍋爐燃燒方式(如二次風(fēng)擋板開度、磨煤機運行方式等)，降低鍋爐燃燒氮氧化物的生成；
(2) 脫硝裝置出口NOx濃度總體分布較為均勻，三個工況下SCR 出 口NOx濃 度 最 高 為21ppm(約43.05mg/m3)，滿 足 超低排放標(biāo)準(zhǔn)；脫硝效率也相比于改造之前得到了顯著的提高(92.2%vs.87%)；
(3) 脫硝裝置氨逃逸濃度值較低，滿足氨逃逸小于3ppm 的設(shè)計要求；
(4) 脫硝裝置出入口煙氣溫度分布較為均勻，均小于最大絕對偏差10℃；
(5) 脫硝反應(yīng)器出口煙氣流速分布優(yōu)于入口煙氣流速分布，表明裝置流場入口煙氣流速具有較好的調(diào)節(jié)作用；
(6) 機組在滿負荷下運行測得SCR 脫硝裝置阻力與流場模擬結(jié)果相當(dāng)，證明了模型的可靠性。以上結(jié)果均說明，使用流場優(yōu)化對SCR 脫硝裝置進行提效改造，可以顯著提升裝置的脫硝效率，達到超低排放的標(biāo)準(zhǔn)。
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