某660MW燃煤机组脱硝改造工程性能试验研究

刘兴利

(陕西华电杨凌热电有限公司,陕西杨凌 310027)

某660MW燃煤机组脱硝改造工程性能试验研究

刘兴利

(陕西华电杨凌热电有限公司,陕西杨凌 310027)

针对某660MW燃煤机组脱硝改造工程进行了性能试验研究,对试验内容与试验方法进行了详细说明,重点考核其在满负荷工况下的脱硝效率、氨逃逸、SO2/SO3转化率以及系统压降四项性能指标,在分析相关试验结果的基础上提出了相应建议,可供后续脱硝改造工程性能考核试验借鉴及进一步探讨。

SCR 脱硝 性能考核 试验

近年来,受限于达标排放、总量控制以及工程限期治理等多重政策要求,我国燃煤机组正式迈入脱硝“时代”,但我国当前燃煤电厂烟气脱硝改造工程及主要设备或材料市场呈现出鱼龙混杂、良莠不齐的局势,工程质量控制与考核缺乏有效手段,这对工程投运后的性能考核试验工作提出了很高的要求[1]。

1 工程概况

某厂660MW机组脱硝改造工程采用选择性催化还原法(SCR)烟气脱硝工艺,烟气脱硝装置安装于锅炉省煤器出口与空气预热器入口之间,还原剂采用液氨。设计煤种、机组额定负荷工况条件下,脱硝装置入口NOx浓度450mg/m3(干基、标态、6%O2),脱硝效率不小于78%设计。每台炉设置两台SCR反应器,催化剂按“2+1”模式布置。

2 试验方法

脱硝装置性能试验过程分为前提条件测试和保证值测试两个部分,如前提条件通过后,则进行性能指标测试,性能试验测点分别布置于脱硝入口与出口烟道上,各项烟气参数测试方法如下:(1)烟气成分浓度:采用网格法进行测试,网格布置参照GB/T16157中的测试网格布置方法。在每个测点测量烟气成分浓度的同时,测量氧浓度,将各网格点烟气成分浓度折成同一氧量下的浓度再进行算术平均,其结果为该截面烟气成分浓度值;(2)烟气温度:采用快速反应温度探头热电偶,按照网格法进行测试,取测量各点的平均值,网格布置执行GB/T16157;(3)烟气粉尘浓度:采用粉尘自动等速取样仪进行网格法取样,选择耐高温玻璃纤维滤筒。取样过程中记录取样烟气体积、烟气温度、压力和大气压、粉尘取样滤筒空重和取样后的实重,然后根据重量差,计算出烟气粉尘浓度,所用滤筒测量前后均在105℃下烘干2小时。具体方法执行GB/T16157。(4)压力:利用电子压力计进行多点法测试,记录各测点静压数据,根据烟气流速、测点位置标高计算出各点处动压和位压,从而得出反应器进出口各点处全压;(5)氨逃逸:采用带伴热和过滤的采样管从SCR脱硝装置出口烟道中抽取烟气,烟气中的氨经吸收液(0.05mol/L硫酸)吸收生成硫酸铵,同时记录抽取烟气的体积。含氨吸收液经过一系列预处理后采用分光光度法进行分析,在亚硝基铁氰化钠存在下,铵离子、水杨酸和次氯酸钠反应生成蓝色化合物,根据着色深浅,比色定量。通过化学分析结果计算出烟气中氨含量;(6)SO3浓度:采用控制冷凝(CCS)技术,通过在80℃水浴锅中的2个特制蛇形吸收管对SO3进行采样。采集的样品送往实验室,采用NaOH标准溶液滴定法滴定样品溶液,从而计算出烟气中的SO3浓度。

3 试验结果与分析

3.1 脱硝效率

试验期间进行了3个满负荷工况,脱硝效率试验结果:3个工况下的脱硝效率均能基本满足性能保证要求,但进一步分析,A反应器入口浓度在343～362mg/m3之间,B反应器入口浓度在407～424mg/m3之间,A反应器入口浓度明显低于B反应器入口浓度,表明炉内燃烧及反应器入口流场分布存在一定偏差,在此基础上两侧脱硝效率未呈现相似规律,这可能是由于两侧喷氨量控制不同所导致。

3.2 氨逃逸

试验期间选取1个满负荷工况进行了氨逃逸测试,试验结果:两侧氨逃逸均能够控制在性能保证范围内,其中A反应器由于入口浓度较低(362mg/m3),虽然其脱硝效率略高(79.6%),但氨逃逸控制水平更低(1.91ppm),而B反应器在入口浓度较高(424mg/m3)及脱硝效率(92mg/m3)达到性能保证值条件下,氨逃逸浓度(2.85ppm)已接近性能保证值。此外,试验结果表明反应器出口截面NOx浓度场均匀性较差,说明喷氨混合均匀性可能存在一定问题。必须要说明的是,此试验为脱硝装置投运初期所进行,虽然脱硝装置运行时间推移,脱硝催化剂活性会逐渐降低,届时要满足性能保证的脱硝效率、氨逃逸控制水平可能会进一步上升,而氨逃逸将导致后续空预器NH4HSO4沉积等问题,因此后续应重点关注氨逃逸控制水平。

3.3 SO2/SO3转化率测试

试验期间选取1个满负荷工况进行了SO2/SO3转化率测试,试验结果:A反应器入口和出口为0.43%,B反应器入口和出口0.45%,入口和出口平均转化率为0.45%,可以看到两侧SO2/SO3转化率均能够很好的控制 在性能保证范围内,即使考虑后续增加预留层催化剂,亦能够满足小于1%的性能保证值。

3.4 系统压降

试验期间选取1个满负荷工况进行了系统压降测试,在投运两层催化剂、100%负荷率工况下,A反应器压降为814Pa,B反应器为722Pa。需要说明的是,后期如发生催化剂积灰、堵塞等现象,压降将进一步上升,因此有必要对此进行关注。

4 结论与建议

(1)根据试验期间NOx浓度分布的测试结果可见SCR反应器入口两侧偏差较大,SCR反应器出口截面NOx浓度场均匀性较差,不利于控制脱硝效率和氨逃逸,建议加强脱硝装置检修维护,定期开展脱硝优化调整试验,尽可能消除喷氨或烟气流场不均,确保脱硝装置能够运行在高效稳定状态。

(2)根据试验结果可知,反应器两侧脱硝效率与氨逃逸存在一定偏差,有可能是由于两侧喷氨量不均所导致,喷氨量与脱硝效率有着密切关系,喷氨量大有利于提高脱硝效率,但喷氨量大增加了氨逃逸风险,氨逃逸大小直接关系到烟气系统下游设备(如空预器)的正常运行,因此建议运行人员在调整脱硝装置运行参数时,准确控制两侧喷氨量,确保满足脱硝效率的同时尽可能减少氨逃逸。

[1] 罗凯,刘刚,罗俊俊.湖北省火电站SCR 烟气脱硝系统性能试验[J].华中电力,2011,24(6):83-89.

[2] 易玉萍,吴碧君,魏晗.高井热电厂SCR脱硝系统性能检测[J].电力环境保护,2009,25(3):4-6.