某660MW燃煤機組脫硝改造工程性能試驗研究

劉興利

(陜西華電楊凌熱電有限公司,陜西楊凌 310027)

某660MW燃煤機組脫硝改造工程性能試驗研究

劉興利

(陜西華電楊凌熱電有限公司,陜西楊凌 310027)

針對某660MW燃煤機組脫硝改造工程進行了性能試驗研究,對試驗內容與試驗方法進行了詳細說明,重點考核其在滿負荷工況下的脫硝效率、氨逃逸、SO2/SO3轉化率以及系統壓降四項性能指標,在分析相關試驗結果的基礎上提出了相應建議,可供后續脫硝改造工程性能考核試驗借鑒及進一步探討。

SCR 脫硝 性能考核 試驗

近年來,受限于達標排放、總量控制以及工程限期治理等多重政策要求,我國燃煤機組正式邁入脫硝“時代”,但我國當前燃煤電廠煙氣脫硝改造工程及主要設備或材料市場呈現出魚龍混雜、良莠不齊的局勢,工程質量控制與考核缺乏有效手段,這對工程投運后的性能考核試驗工作提出了很高的要求[1]。

1 工程概況

某廠660MW機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熱器入口之間,還原劑采用液氨。設計煤種、機組額定負荷工況條件下,脫硝裝置入口NOx濃度450mg/m3(干基、標態、6%O2),脫硝效率不小于78%設計。每臺爐設置兩臺SCR反應器,催化劑按“2+1”模式布置。

2 試驗方法

脫硝裝置性能試驗過程分為前提條件測試和保證值測試兩個部分,如前提條件通過后,則進行性能指標測試,性能試驗測點分別布置于脫硝入口與出口煙道上,各項煙氣參數測試方法如下:(1)煙氣成分濃度:采用網格法進行測試,網格布置參照GB/T16157中的測試網格布置方法。在每個測點測量煙氣成分濃度的同時,測量氧濃度,將各網格點煙氣成分濃度折成同一氧量下的濃度再進行算術平均,其結果為該截面煙氣成分濃度值;(2)煙氣溫度:采用快速反應溫度探頭熱電偶,按照網格法進行測試,取測量各點的平均值,網格布置執行GB/T16157;(3)煙氣粉塵濃度:采用粉塵自動等速取樣儀進行網格法取樣,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重,然后根據重量差,計算出煙氣粉塵濃度,所用濾筒測量前后均在105℃下烘干2小時。具體方法執行GB/T16157。(4)壓力:利用電子壓力計進行多點法測試,記錄各測點靜壓數據,根據煙氣流速、測點位置標高計算出各點處動壓和位壓,從而得出反應器進出口各點處全壓;(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,煙氣中的氨經吸收液(0.05mol/L硫酸)吸收生成硫酸銨,同時記錄抽取煙氣的體積。含氨吸收液經過一系列預處理后采用分光光度法進行分析,在亞硝基鐵氰化鈉存在下,銨離子、水楊酸和次氯酸鈉反應生成藍色化合物,根據著色深淺,比色定量。通過化學分析結果計算出煙氣中氨含量;(6)SO3濃度:采用控制冷凝(CCS)技術,通過在80℃水浴鍋中的2個特制蛇形吸收管對SO3進行采樣。采集的樣品送往實驗室,采用NaOH標準溶液滴定法滴定樣品溶液,從而計算出煙氣中的SO3濃度。

3 試驗結果與分析

3.1 脫硝效率

試驗期間進行了3個滿負荷工況,脫硝效率試驗結果:3個工況下的脫硝效率均能基本滿足性能保證要求,但進一步分析,A反應器入口濃度在343～362mg/m3之間,B反應器入口濃度在407～424mg/m3之間,A反應器入口濃度明顯低于B反應器入口濃度,表明爐內燃燒及反應器入口流場分布存在一定偏差,在此基礎上兩側脫硝效率未呈現相似規律,這可能是由于兩側噴氨量控制不同所導致。

3.2 氨逃逸

試驗期間選取1個滿負荷工況進行了氨逃逸測試,試驗結果:兩側氨逃逸均能夠控制在性能保證范圍內,其中A反應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反應器在入口濃度較高(424mg/m3)及脫硝效率(92mg/m3)達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,試驗結果表明反應器出口截面NOx濃度場均勻性較差,說明噴氨混合均勻性可能存在一定問題。必須要說明的是,此試驗為脫硝裝置投運初期所進行,雖然脫硝裝置運行時間推移,脫硝催化劑活性會逐漸降低,屆時要滿足性能保證的脫硝效率、氨逃逸控制水平可能會進一步上升,而氨逃逸將導致后續空預器NH4HSO4沉積等問題,因此后續應重點關注氨逃逸控制水平。

3.3 SO2/SO3轉化率測試

試驗期間選取1個滿負荷工況進行了SO2/SO3轉化率測試,試驗結果:A反應器入口和出口為0.43%,B反應器入口和出口0.45%,入口和出口平均轉化率為0.45%,可以看到兩側SO2/SO3轉化率均能夠很好的控制 在性能保證范圍內,即使考慮后續增加預留層催化劑,亦能夠滿足小于1%的性能保證值。

3.4 系統壓降

試驗期間選取1個滿負荷工況進行了系統壓降測試,在投運兩層催化劑、100%負荷率工況下,A反應器壓降為814Pa,B反應器為722Pa。需要說明的是,后期如發生催化劑積灰、堵塞等現象,壓降將進一步上升,因此有必要對此進行關注。

4 結論與建議

(1)根據試驗期間NOx濃度分布的測試結果可見SCR反應器入口兩側偏差較大,SCR反應器出口截面NOx濃度場均勻性較差,不利于控制脫硝效率和氨逃逸,建議加強脫硝裝置檢修維護,定期開展脫硝優化調整試驗,盡可能消除噴氨或煙氣流場不均,確保脫硝裝置能夠運行在高效穩定狀態。

(2)根據試驗結果可知,反應器兩側脫硝效率與氨逃逸存在一定偏差,有可能是由于兩側噴氨量不均所導致,噴氨量與脫硝效率有著密切關系,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險,氨逃逸大小直接關系到煙氣系統下游設備(如空預器)的正常運行,因此建議運行人員在調整脫硝裝置運行參數時,準確控制兩側噴氨量,確保滿足脫硝效率的同時盡可能減少氨逃逸。

[1] 羅凱,劉剛,羅俊俊.湖北省火電站SCR 煙氣脫硝系統性能試驗[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脫硝系統性能檢測[J].電力環境保護,2009,25(3):4-6.