某660MW燃煤機(jī)組脫硝改造工程性能試驗(yàn)研究

劉興利

(陜西華電楊凌熱電有限公司,陜西楊凌 310027)

某660MW燃煤機(jī)組脫硝改造工程性能試驗(yàn)研究

劉興利

(陜西華電楊凌熱電有限公司,陜西楊凌 310027)

針對(duì)某660MW燃煤機(jī)組脫硝改造工程進(jìn)行了性能試驗(yàn)研究,對(duì)試驗(yàn)內(nèi)容與試驗(yàn)方法進(jìn)行了詳細(xì)說明,重點(diǎn)考核其在滿負(fù)荷工況下的脫硝效率、氨逃逸、SO2/SO3轉(zhuǎn)化率以及系統(tǒng)壓降四項(xiàng)性能指標(biāo),在分析相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上提出了相應(yīng)建議,可供后續(xù)脫硝改造工程性能考核試驗(yàn)借鑒及進(jìn)一步探討。

SCR 脫硝 性能考核 試驗(yàn)

近年來,受限于達(dá)標(biāo)排放、總量控制以及工程限期治理等多重政策要求,我國(guó)燃煤機(jī)組正式邁入脫硝“時(shí)代”,但我國(guó)當(dāng)前燃煤電廠煙氣脫硝改造工程及主要設(shè)備或材料市場(chǎng)呈現(xiàn)出魚龍混雜、良莠不齊的局勢(shì),工程質(zhì)量控制與考核缺乏有效手段,這對(duì)工程投運(yùn)后的性能考核試驗(yàn)工作提出了很高的要求[1]。

1 工程概況

某廠660MW機(jī)組脫硝改造工程采用選擇性催化還原法(SCR)煙氣脫硝工藝,煙氣脫硝裝置安裝于鍋爐省煤器出口與空氣預(yù)熱器入口之間,還原劑采用液氨。設(shè)計(jì)煤種、機(jī)組額定負(fù)荷工況條件下,脫硝裝置入口NOx濃度450mg/m3(干基、標(biāo)態(tài)、6%O2),脫硝效率不小于78%設(shè)計(jì)。每臺(tái)爐設(shè)置兩臺(tái)SCR反應(yīng)器,催化劑按“2+1”模式布置。

2 試驗(yàn)方法

脫硝裝置性能試驗(yàn)過程分為前提條件測(cè)試和保證值測(cè)試兩個(gè)部分,如前提條件通過后,則進(jìn)行性能指標(biāo)測(cè)試,性能試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)分別布置于脫硝入口與出口煙道上,各項(xiàng)煙氣參數(shù)測(cè)試方法如下:(1)煙氣成分濃度:采用網(wǎng)格法進(jìn)行測(cè)試,網(wǎng)格布置參照GB/T16157中的測(cè)試網(wǎng)格布置方法。在每個(gè)測(cè)點(diǎn)測(cè)量煙氣成分濃度的同時(shí),測(cè)量氧濃度,將各網(wǎng)格點(diǎn)煙氣成分濃度折成同一氧量下的濃度再進(jìn)行算術(shù)平均,其結(jié)果為該截面煙氣成分濃度值;(2)煙氣溫度:采用快速反應(yīng)溫度探頭熱電偶,按照網(wǎng)格法進(jìn)行測(cè)試,取測(cè)量各點(diǎn)的平均值,網(wǎng)格布置執(zhí)行GB/T16157;(3)煙氣粉塵濃度:采用粉塵自動(dòng)等速取樣儀進(jìn)行網(wǎng)格法取樣,選擇耐高溫玻璃纖維濾筒。取樣過程中記錄取樣煙氣體積、煙氣溫度、壓力和大氣壓、粉塵取樣濾筒空重和取樣后的實(shí)重,然后根據(jù)重量差,計(jì)算出煙氣粉塵濃度,所用濾筒測(cè)量前后均在105℃下烘干2小時(shí)。具體方法執(zhí)行GB/T16157。(4)壓力:利用電子壓力計(jì)進(jìn)行多點(diǎn)法測(cè)試,記錄各測(cè)點(diǎn)靜壓數(shù)據(jù),根據(jù)煙氣流速、測(cè)點(diǎn)位置標(biāo)高計(jì)算出各點(diǎn)處動(dòng)壓和位壓,從而得出反應(yīng)器進(jìn)出口各點(diǎn)處全壓;(5)氨逃逸:采用帶伴熱和過濾的采樣管從SCR脫硝裝置出口煙道中抽取煙氣,煙氣中的氨經(jīng)吸收液(0.05mol/L硫酸)吸收生成硫酸銨,同時(shí)記錄抽取煙氣的體積。含氨吸收液經(jīng)過一系列預(yù)處理后采用分光光度法進(jìn)行分析,在亞硝基鐵氰化鈉存在下,銨離子、水楊酸和次氯酸鈉反應(yīng)生成藍(lán)色化合物,根據(jù)著色深淺,比色定量。通過化學(xué)分析結(jié)果計(jì)算出煙氣中氨含量;(6)SO3濃度:采用控制冷凝(CCS)技術(shù),通過在80℃水浴鍋中的2個(gè)特制蛇形吸收管對(duì)SO3進(jìn)行采樣。采集的樣品送往實(shí)驗(yàn)室,采用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定法滴定樣品溶液,從而計(jì)算出煙氣中的SO3濃度。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 脫硝效率

試驗(yàn)期間進(jìn)行了3個(gè)滿負(fù)荷工況,脫硝效率試驗(yàn)結(jié)果:3個(gè)工況下的脫硝效率均能基本滿足性能保證要求,但進(jìn)一步分析,A反應(yīng)器入口濃度在343～362mg/m3之間,B反應(yīng)器入口濃度在407～424mg/m3之間,A反應(yīng)器入口濃度明顯低于B反應(yīng)器入口濃度,表明爐內(nèi)燃燒及反應(yīng)器入口流場(chǎng)分布存在一定偏差,在此基礎(chǔ)上兩側(cè)脫硝效率未呈現(xiàn)相似規(guī)律,這可能是由于兩側(cè)噴氨量控制不同所導(dǎo)致。

3.2 氨逃逸

試驗(yàn)期間選取1個(gè)滿負(fù)荷工況進(jìn)行了氨逃逸測(cè)試,試驗(yàn)結(jié)果:兩側(cè)氨逃逸均能夠控制在性能保證范圍內(nèi),其中A反應(yīng)器由于入口濃度較低(362mg/m3),雖然其脫硝效率略高(79.6%),但氨逃逸控制水平更低(1.91ppm),而B反應(yīng)器在入口濃度較高(424mg/m3)及脫硝效率(92mg/m3)達(dá)到性能保證值條件下,氨逃逸濃度(2.85ppm)已接近性能保證值。此外,試驗(yàn)結(jié)果表明反應(yīng)器出口截面NOx濃度場(chǎng)均勻性較差,說明噴氨混合均勻性可能存在一定問題。必須要說明的是,此試驗(yàn)為脫硝裝置投運(yùn)初期所進(jìn)行,雖然脫硝裝置運(yùn)行時(shí)間推移,脫硝催化劑活性會(huì)逐漸降低,屆時(shí)要滿足性能保證的脫硝效率、氨逃逸控制水平可能會(huì)進(jìn)一步上升,而氨逃逸將導(dǎo)致后續(xù)空預(yù)器NH4HSO4沉積等問題,因此后續(xù)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注氨逃逸控制水平。

3.3 SO2/SO3轉(zhuǎn)化率測(cè)試

試驗(yàn)期間選取1個(gè)滿負(fù)荷工況進(jìn)行了SO2/SO3轉(zhuǎn)化率測(cè)試,試驗(yàn)結(jié)果:A反應(yīng)器入口和出口為0.43%,B反應(yīng)器入口和出口0.45%,入口和出口平均轉(zhuǎn)化率為0.45%,可以看到兩側(cè)SO2/SO3轉(zhuǎn)化率均能夠很好的控制 在性能保證范圍內(nèi),即使考慮后續(xù)增加預(yù)留層催化劑,亦能夠滿足小于1%的性能保證值。

3.4 系統(tǒng)壓降

試驗(yàn)期間選取1個(gè)滿負(fù)荷工況進(jìn)行了系統(tǒng)壓降測(cè)試,在投運(yùn)兩層催化劑、100%負(fù)荷率工況下,A反應(yīng)器壓降為814Pa,B反應(yīng)器為722Pa。需要說明的是,后期如發(fā)生催化劑積灰、堵塞等現(xiàn)象,壓降將進(jìn)一步上升,因此有必要對(duì)此進(jìn)行關(guān)注。

4 結(jié)論與建議

(1)根據(jù)試驗(yàn)期間NOx濃度分布的測(cè)試結(jié)果可見SCR反應(yīng)器入口兩側(cè)偏差較大,SCR反應(yīng)器出口截面NOx濃度場(chǎng)均勻性較差,不利于控制脫硝效率和氨逃逸,建議加強(qiáng)脫硝裝置檢修維護(hù),定期開展脫硝優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn),盡可能消除噴氨或煙氣流場(chǎng)不均,確保脫硝裝置能夠運(yùn)行在高效穩(wěn)定狀態(tài)。

(2)根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可知,反應(yīng)器兩側(cè)脫硝效率與氨逃逸存在一定偏差,有可能是由于兩側(cè)噴氨量不均所導(dǎo)致,噴氨量與脫硝效率有著密切關(guān)系,噴氨量大有利于提高脫硝效率,但噴氨量大增加了氨逃逸風(fēng)險(xiǎn),氨逃逸大小直接關(guān)系到煙氣系統(tǒng)下游設(shè)備(如空預(yù)器)的正常運(yùn)行,因此建議運(yùn)行人員在調(diào)整脫硝裝置運(yùn)行參數(shù)時(shí),準(zhǔn)確控制兩側(cè)噴氨量,確保滿足脫硝效率的同時(shí)盡可能減少氨逃逸。

[1] 羅凱,劉剛,羅俊俊.湖北省火電站SCR 煙氣脫硝系統(tǒng)性能試驗(yàn)[J].華中電力,2011,24(6):83-89.

[2] 易玉萍,吳碧君,魏晗.高井熱電廠SCR脫硝系統(tǒng)性能檢測(cè)[J].電力環(huán)境保護(hù),2009,25(3):4-6.