国内典型600MW燃煤电站...CR_脱硝系统性能试验研究_周勇.pdf

国内典型6 0 0MW燃煤电站S C R脱硝系统性能试验研究周 勇1,毕可强1,张 楠1,曹瑞峰2,包伟伟1(1.国家电投集团电站运营技术(北京)有限公司,北京 1 0 2 2 0 9;2.东北电力大学,吉林 吉林 1 3 2 0 1 2)摘 要:脱硝系统性能试验作为一种检测燃煤电站脱硝设备运行状况的重要方法,对于保证选择性催化还原技术(S e l e c t i v eC a t a l y t i cR e d u c t i o n,S C R)脱硝系统正常运行有着重要的作用。基于国内典型6 0 0 MW燃煤机组,对其S C R脱硝系统性能试验的内容和方法进了行详细介绍,通过分析试验数据,研究了S C R脱硝系统的性能,并针对试验结果,从空气预热器维护、燃煤参数和配煤管理、机组停运清灰等方面,对机组日常运行及维护提出了建设性的建议。关键词:燃煤机组;选择性催化还原技术;脱硝系统;性能试验中图分类号:X 7 0 1 文献标志码:B 文章编号:1 0 0 9-5 3 0 6(2 0 2 3)0 1-0 0 4 7-0 4S t u d yo nt h eP e r f o r m a n c eT e s t o fS C RD e n i t r i f i c a t i o nS y s t e mf o raT y p i c a l 6 0 0MWC o a l-f i r e dP o w e rP l a n t i nC h i n aZ HOUY o n g1,B IK e q i a n g1,Z HAN GN a n1,C A OR u i f e n g2,B A O W e i w e i1(1.S P I CP o w e rP l a n tO p e r a t i o nT e c h n o l o g yI n s t i t u t e,B e i j i n g1 0 2 2 0 9,C h i n a;2.N o r t h e a s tE l e c t r i cP o w e rU n i v e r s i t y,J i l i n1 3 2 0 1 2,C h i n a)A b s t r a c t:T h ed e n i t r i f i c a t i o ns y s t e mp e r f o r m a n c et e s t,a sa ni m p o r t a n tm e t h o dt ot e s tt h eo p e r a t i o nc o n d i t i o no fc o a l-f i r e dp o w e rp l a n td e n i t r i f i c a t i o ne q u i p m e n t,p l a y sa n i m p o r t a n t r o l e i ne n s u r i n gt h en o r m a l o p e r a t i o no f t h es e l e c t i v ec a t a l y t i c r e d u c t i o n(S C R)d e n i t r i f i c a t i o ns y s t e m.I nt h i sp a p e r,t h ep e r f o r m a n c et e s to fS C Rd e n i t r i f i c a t i o ns y s t e mo fat y p i c a l6 0 0 MW c o a l-f i r e du n i t i nC h i n a i s i n t r o d u c e d i nd e t a i l b a s e do n i t s p e r f o r m a n c e t e s t.T h r o u g ha n a l y z i n g t h e t e s t d a t a,t h ep e r f o r m a n c e o f t h eS C Rd e n i t r a t i o ns y s t e mi ss t u d i e d.A c c o r d i n g t o t h e t e s t r e s u l t s,c o n s t r u c t i v e s u g g e s t i o n s a r ep u t f o r w a r d f o r t h ed a i l yo p e r a t i o na n dm a i n t e n a n c e o ft h eu n i t sf r o mt h ea s p e c t so fa i rp r e h e a t e rm a i n t e n a n c e,c o a lp a r a m e t e r sa n dc o a lb l e n d i n gm a n a g e m e n t,u n i ts h u t d o w na n da s hr e m o v a l.K e yw o r d s:c o a l-f i r e dp o w e rp l a n t;s e l e c t i v ec a t a l y t i cr e d u c t i o n;d e n i t r i f i c a t i o ns y s t e m;p e r f o r m a n c e t e s t收稿日期:2 0 2 2-0 9-1 7作者简介:周 勇(1 9 8 3),男,高级工程师,从事电厂节能技术工作。0 引言随着世界人口和工业的不断发展,全球面临着三个严峻的大气环境问题:全球变暖、酸雨降临以及臭氧空洞1。作为可以同时引起这三种问题的气体,氮氧化物的排放受到了全社会的广泛关注。从1 9 9 0年到2 0 1 0年,我 国的氮氧化 物年排放量 从8 6 51 04t增加至17 6 51 04t,增长速度迅猛,其中,大约3 0%4 0%的排放是由燃煤电站锅炉烟气排放所造成的2。因此,要想有效减少氮氧化物的排放,燃煤发电领域必须严格控制氮氧化物排放3。2 0 1 4年前后,我国相继颁布了 能源行业加强大气污染防治工作方案 以及 环境保护法 等一系列旨在减少大气污染物排放,保护环境的法律法规4。燃煤发电行业由于环保压力以及各种技术的突破,大范围投运了脱硝设备,实现氮氧化物超低排放5-6。其中广泛采用的脱硝技术有:选择性非催化还原技术(s e l e c t i v en o n-c a t a l y t i cr e d u c t i o n,S N C R)以及选择性催化还原技术(s e l e c t i v e c a t a l y t i c r e d u c-t i o n,S C R)7。S C R脱硝技术由于其技术成熟、脱硝效果好,目前在行业内被广泛应用。S C R脱硝技术属于一种燃烧后NOx控制技74第5 1卷 第1期(总第2 8 4期)2 0 2 3年2月 J i l i nE l e c t r i cP o w e r吉 林 电 力 V o l.5 1 N o.1(S e r.N o.2 8 4)F e b.2 0 2 3DOI:10.16109/ki.jldl.2023.01.014术,具有8 5%左右的脱硫效率,其他脱硝技术都不能单独实现如此高的脱硫效率8。燃煤电站定期开展脱硝系统性能试验,可以准确了解脱硝系统的运行情况,对于机组的安全稳定运行具有重要的作用。本文以国内某6 0 0MW燃煤机组为例,详细研究和分析了S C R脱硝系统性能试验流程以及数据结果,为S C R脱硝系统性能试验工作提供可靠的技术积累。1 S C R脱硝系统概况国内某6 0 0MW燃煤发电机组,锅炉采用哈尔滨 锅 炉 厂 生 产 的 控 制 循 环 汽 包 炉,型 号 为HG-2 0 4 5/1 7.3-PM 6,为亚临界、一次中间再热、单炉膛平衡通风、固态排渣、控制循环锅炉。机组脱硝装置采用S C R工艺,脱硝反应器布置在省煤器与空气预热器之间的高含尘区域,还原剂为液氨,现安装4层催化剂。脱硝喷氨喷枪布置方式为:沿单侧反应器入口烟道均匀布置2 7根分支管,对应2 7只手动门,每3根分支管为1组,进入烟道后控制对应区域浅、中、深3个不同深度覆盖区域的喷氨量。S C R脱硝系统的流程见图1。氨储罐中的液氨在蒸发器中被加热成为气态,之后与稀释空气混合,最终与烟道中的烟气一并通入至S C R反应器中。在反应器中,稀释的氨气与烟气中的氮氧化物在催化剂的作用下,充分发生化学反应,最终生成氢气和氮气,实现氮氧化物的脱除9。S C R脱硝系统性能设计参数见表1。图1 S C R脱硝反应流程2 S C R脱硝系统性能试验内容S C R性能试验内容主要包括:原始运行工况试验、高负荷下喷氨优化调整试验、不同负荷下喷氨细化调整、氨逃逸测试。2.1 原始运行工况试验表1 脱硝性能设计参数设计参数数据脱硝效率/%9 5NOx出口排放质量浓度/(m gm-3)4 0NH3逃逸率/(m gm-3)2.2 8S O2/S O3转化率/%1设计使用温度/3 5 1最大允许温度/4 2 0入口NOx质量浓度/(m gm-3)8 0 0入口S O2体积比/(LL-1)25 5 2入口S O3体积比/(LL-1)2 0.4入口飞灰质量浓度/(gm-3)4 7机组在原始运行工况下,测试脱硝系统出口烟道内烟气成分等参数的分布规律,全面掌握脱硝系统运行状况。该项目主要包括:S C R脱硝系统出口烟气中NOx浓度场以及烟气氧含量分布的测试。2.2 高负荷下喷氨优化调整试验机组在高负荷工况下,根据脱硝系统出口NOx的分布规律,优化调整脱硝系统各支管喷氨量,使脱硝系 统 出 口 烟 气 中NOx分 布 均 匀,获 得 最 佳 的NOx脱除效果。该项目主要包括:S C R脱硝系统出口烟气中NOx浓度场以及氧含量分布的测试。2.3 不同负荷下喷氨细化调整机组不同负荷工况下,测试脱硝系统出口烟道内NOx浓度分布的均匀性,验证调整效果,进行微调修正。不同负荷下喷氨细化调整又称校核试验,主要包括:S C R脱硝系统出口烟气中NOx浓度场以及氧含量分布的测试。2.4 氨逃逸测试S C R喷氨优化调整完成后,同步在S C R反应器的出口截面多点取样测试逃逸氨的浓度。3 S C R脱硝系统性能试验方法3.1 测试点布置测试点布置在S C R脱硝系统出口、空气预热器入口的水平烟道上,分为A、B两个烟道。每个烟道上布置9个测试孔,测试孔按照从A侧到B侧的顺序编号,A侧:A 1、A 2、A 3、A 4、A 5、A 6、A 7、A 8、A 9;B侧:B 1、B 2、B 3、B 4、B 5、B 6、B 7、B 8、B 9。每个测试孔布置3个测试点,对应烟道测试孔深度分别约84第5 1卷第1期(总第2 8 4期)吉 林 电 力 2 0 2 3年2月1.0m、2.0m、3.0m1 0。3.2 测试方法3.2.1 NOx和O2的测试方法在S C R反应器的出口处采用网格法逐点烟气取样,采用超低浓度红外烟气分析仪NGA 2 0 0 0测量NOx和O2浓 度 分 布 场。用 加 权 平 均 法 计 算S C R反应器进、出口的NOx质量浓度(标准状态、干基、6%O2体积分数折算),并据此掌握出口烟道断面NOx质量浓度分布情况。3.2.2 喷氨优化调整方法喷氨优化调整根据现场实测的S C R出口NOx质量浓度分布情况,调整入口烟道每一路供氨支管上的手动调节阀开度来实现。实测出口NOx质量浓度偏高的区域对应手动门开大,提高其氨氮比;实测NOx质量浓度偏低区域对应手动门关小,降低其氨氮比。为防止喷氨支管因流速低积灰堵塞,手动门最小开度一般不低于3 0%。3.2.3 NH3逃逸测