某电厂660MW机组SCR脱硝超低排放改造关键参数设计

柴　磊，冯前伟，张　杨，王　东，朱　跃

（华电电力科学研究院，浙江杭州310030）

某电厂660MW机组SCR脱硝超低排放改造关键参数设计

柴磊，冯前伟，张杨，王东，朱跃

（华电电力科学研究院，浙江杭州310030）

当前环保政策日益严格，部分已完成SCR脱硝投运机组又面临着着新一轮的超低排放改造，以某电厂660MW机组SCR脱硝系统为例，通过测试一系列试验参数，掌握了该机组脱硝装置主要性能，并结合下一阶段即将开展的超低排放改造工程关键参数要点进行分析与探讨，提出了相应的意见与解决措施。

火电厂；烟气脱硝；SCR；超低排放

0　引言

近年来，随着国内国际环境形势日益严峻，国家对环保特别是煤电节能减排与改造不断深化重视，SCR烟气脱硝技术以其稳定、高效等优点被我国绝大多数火电厂脱硝工程所采用。据中国电力企业联合会统计资料，截至2014年底，全国已投运火电厂烟气脱硝机组容量约6.87亿kW，占全国火电机组容量的75.0%，占全国煤电机组容量的83.2%，其中采用SCR烟气脱硝技术占据绝对主导地位[1]。“十二五”以来火电厂烟气脱硝改造已陆续完成投运，但是随着《煤电节能减排升级与改造行动计划》（2014-2020）和《关于编制“十三五”燃煤电厂超低排放改造方案的通知》的提出[2]，要求现役燃煤电厂烟气氮氧化物排放浓度不高于50mg/m3（基准氧含量为6%）。针对当前现役燃煤电厂机组脱硝运行实际情况，以某电厂660MW机组SCR脱硝系统为例，通过测试一系列基础参数，掌握了该机组脱硝装置主要性能，结合该电厂下一阶段即将开展的超低排放改造工程提出几点SCR脱硝系统超低排放改造关键参数设计想法，以供后续脱硝改造工程借鉴及探讨。

1　某火电厂SCR脱硝系统简介

某火电厂1、2号机组装机容量均为660MW，均采用选择性催化还原（SCR）工艺，每台锅炉配备两个SCR反应器。采用蜂窝式催化剂，“2+1”设计，运行烟温为300~420℃。SCR脱硝系统主要设计参数见表1。

表1　某电厂1、2号机组SCR脱硝系统主要设计参数

2　脱硝系统运行现状

为了全面反映出脱硝系统性能，在机组负荷分别为100%、75%和50%工况条件下进行测试及评价，测试参数包括烟气流量、NOx浓度、烟气温度、烟尘浓度、脱硝效率、氨逃逸、SO2/SO3转化率、氨耗量、氨氮摩尔比、系统压力损失、烟气温降等。采样点为网格布置，采用了平行采样平行分析的方法，参照DL/T260-2012《燃煤电厂烟气脱硝装置性能验收试验规范》、HJ562-2010《火电厂烟气脱硝技术规范选择性催化还原技术法》、GB/T16157-1996《固定污染源中颗粒物测定与气态污染物采样方法》、DL/T998-2006《石灰石-石膏湿法烟气脱硫装置性能验收试验规范》等标准[3-6]要求进行，测试位置分别为SCR反应器进出口截面（如图1所示），试验主要仪器见表2。

试验结果见表3，从中可以得知当前脱硝装置各项性能指标均能够达到设计保证值，在50%负荷条件下脱硝装置入口烟温能够维持在320℃以上，当前1、2号机组SCR入口NOx浓度明显低于原脱硝设计值。

表2　主要试验仪器

根据SCR进出口NOx测试数据，1号机SCR反应器A侧入口的NOx浓度分布相对标准偏差为1%左右，出口的NOx浓度分布相对标准偏差为8%左右，SCR反应器B侧入口的NOx浓度分布相对标准偏差为1%左右，出口的NOx浓度分布相对标准偏差为19%左右；2号机SCR反应器A侧入口的NOx浓度分布相对标准偏差为2%左右，出口的NOx浓度分布相对标准偏差为7%左右，SCR反应器B侧入口的NOx浓度分布相对标准偏差为4%左右，出口的NOx浓度分布相对标准偏差为6%左右；根据动压测试结果可知，1、2号机反应器入口烟道流速相对标准偏差均小于15%。表明当前2号机脱硝装置进出口NOx分布和入口烟道流场较为均匀，1号机脱硝装置进口NOx分布和入口烟道流场较为均匀，但1号机脱硝装置出口NOx浓度分布相对标准偏差较大，产生这种现象的主要原因应该是氨喷射系统喷氨不均所致[7]。

表3　试验结果汇总

3　脱硝超低排放工艺论证

低氮燃烧是国内外燃煤锅炉控制NOx排放的优先选用技术。考虑到某电厂1、2号机组锅炉原设计已采用较为先进的低氮燃烧技术，性能保证值为400mg/m3（标态、干基、6%O2），当前锅炉满负荷工况条件下SCR入口NOx浓度在330mg/m3（标态、干基、6% O2）左右，低于原低氮性能保证值，表明当前低氮运行状况较为良好，因此建议本次超低排放改造暂不再做进一步低氮燃烧改造，但在后续运行中须进一步优化炉内燃烧方式，确保将SCR入口NOx浓度稳定控制在设计值以下。

针对本次超低排放改造出口NOx排放浓度为50mg/m3（标态、干基、6%O2）的控制目标，相应烟气脱硝效率须达到87.5%。考虑到SCR脱硝工艺本身能够达到90%以上的脱硝效率，且某电厂1、2号机组现已配套建设SCR脱硝装置，因此建议本次超低排放改造对当前脱硝装置进行提效改造即可，即通过增加备用层催化剂来实现提效目的。

4　脱硝超低排放改造关键参数设计

虽然不同炉型、不同煤种的600MW级别机组脱硝装置性能参数区别较大，但对该类型机组脱硝装置进行超低排放改造的关键参数设计思路还是一致的，都应根据电厂近年来煤质监测统计资料、原脱硝设计参数、现脱硝装置摸底评估试验以及前期进行的脱硝性能验收试验数据来综合判断确定。

4.1烟气量

应根据实际烟气量测试结果与原设计烟气量比较，同时考虑到超低排放改造还会涉及到脱硫除尘改造，三者设计烟气量需要统筹考虑，一般建议选取数值较大的作为脱硝提效改造设计烟气量，1、2号机组3种工况条件下的烟气量见表4。由表3和表4可知，试验工况条件下1号机组脱硝装置烟气量略高于原设计烟气量，本次超低排放改造工程中烟气量参数建议选取实际烟气量数值，即2280840m3/h（标态、干基、6%O2）。

表4　烟气量测试结果

4.2脱硝装置入口氮氧化物

应根据实测值并结合机组低氮装置运行情况综合考虑，对于仍需进一步低氮燃烧改造的应优先进行低氮燃烧改造，然后在低氮燃烧性能保证值的基础上留取适当裕量，一般推荐为50或100mg/m3（标态、干基、6%O2），对于低氮装置运行效果良好无需再次改造的，也应在当前排放浓度的基础上留取适当裕量以保证后续SCR脱硝装置的稳定达标运行[8]。根据表5试验结果可知，当前1、2号机组满负荷工况条件下SCR入口NOx浓度在330mg/m3（标态、干基、6%O2）左右，明显低于原脱硝设计值450mg/m3（标态、干基、6%O2），考虑到其低氮燃烧装置性能及保证值，本次超低排放改造工程中入口氮氧化物参数建议按400mg/m3（标态、干基、6%O2）进行设计。

表5　SCR入口氮氧化物测试结果

4.3二氧化硫及三氧化硫

应根据实测值、改造煤质计算值以及炉后脱硫设计参数综合考虑确定。某电厂当前1、2号机组满负荷工况条件下SCR入口SO2浓度小于2100mg/m3（标态、干基、6%O2），但本次脱硝超低排放改造设计煤质硫份为1.0%，与原脱硫改造设计煤种硫份一致，考虑到脱硫改造设计入口SO2浓度为2316mg/m3（标态、干基、6%O2），为保证炉后系统的稳定运行，本项目脱硝入口SO2、SO3浓度分别设定为2316mg/m3（标态、干基、6% O2）、23mg/m3（标态、干基、6%O2）。

4.4飞灰质量浓度

同上所述，飞灰质量浓度的选定也应根据实测值、改造煤质计算值以及炉后除尘设计参数综合考虑确定。某电厂当前1、2号机组满负荷工况条件下SCR入口飞灰质量浓度小于31000mg/m3（标态、干基、6% O2），但本次脱硝超低排放改造设计煤质灰分为29.68%，与原除尘改造设计煤种灰分一致，考虑到除尘改造设计入口粉尘浓度为33.74g/m3（标态、干基、6% O2），为保证炉后系统的稳定运行，本项目脱硝入口粉尘浓度设定为33.74g/m3（标态、干基、6%O2）。

4.5烟温

应根据实测烟气温度、平时运行烟气温度和原设计烟气温度综合比较选取，某电厂满负荷工况下SCR入口烟温实测值在360~366℃之间，平时满负荷工况下脱硝入口烟温在362℃左右，相对脱硝装置原设计入口烟温（366℃）偏差不大，故本项目SCR脱硝设计入口温度仍定为366℃。

5　结语

针对当前国内现役燃煤电厂SCR脱硝装置运行现状及新环保形势下达标排放要求，以某电厂660MW机组SCR脱硝系统为例，通过测试一系列基础参数，包括脱硝效率、反应温度、SO2/SO3转化率、氨逃逸浓度、烟气流速及飞灰浓度等，掌握了该机组脱硝装置现状，并结合下一阶段即将开展的超低排放改造工程从改造工艺论证、关键参数设计（烟气量、脱硝装置入口氮氧化物、二氧化硫、三氧化硫、飞灰质量浓度、烟温）等方面提出几点SCR脱硝系统超低排放改造关键参数设计，以供后续脱硝改造工程借鉴及探讨。

[1]中国电力企业联合会.中国电力行业年度发展报告[M].北京:中国电力出版社，2014.

[2]发改能源[2014]2093号:关于印发《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014-2020年）》的通知[S].

[3]DL/T260-2012，燃煤电厂烟气脱硝装置性能试验技术规范[S].2012.

[4]HJ562-2010，火电厂烟气脱硝技术规范选择性催化还原技术法[S]. 2010.

[5]GB/T16157-1996，固定污染源中颗粒物测定与气态污染物采样方法[S].1996.

[6]DL/T998-2006，石灰石-石膏湿法烟气脱硫装置性能验收试验规范[S]. 2006.

[7]张云.燃煤机组SCR脱硝系统AIG喷氨优化调整[J].中国高新技术企业，2014，21:49-50.

[8]张杨，杨用龙，冯前伟，等.燃煤电厂SCR烟气脱硝改造工程关键技术[J].中国电力，2015，48（4）:32-35.

Key Design Parameters of SCR Denitrification Ultra-low Em ission Transformation from Units of 660MW

CHAI Lei，FENG Qian-wei，ZHANG Yang，WANG Dong，ZHU Yue
（Huadian Electric Power Research Institute,Hangzhou 310030，China）

The current increasingly stringent environmental policy,partially completed and put into operation SCR denitration unitis facedwith anew round ofmention efficiency retr ofits tounits of660MW SCR denitration system,forexample,by testingaseries of testparameters,mastered theunitdenitrator themain performance,combined with ultra-low emissions renovation projectpoints thenextphase ofthe key parameters tobeundertaken toanalyzeand study andmake thecorrespondingobservationsand solutions.

coal-fired plant；flue gas De-NOx；SCR；ultra low emissions

10.3969/J.ISSN.2095-3429.2016.05.005

X773

B

2095-3429（2016）05-0020-04

中国华电集团有限公司科技项目:大型燃煤锅炉SCR烟气脱硝疑难问题技术攻关与运行优化研究（CHDKJ-2015-G04）

柴磊（1987-），男，浙江杭州人，本科，助理工程师，从事电厂环保设计研究和技术服务工作。

2016-07-08

2016-09-26