SCR脱硝系统性能及空气预热器阻力上升分析

NO_x排放浓度、氨逃逸浓度难以控制及空气预热器阻力上升,是SCR脱硝系统超低排放改造中遇到的主要问题。以某SCR脱硝系统超低排放改造后的300 MW 机组为研究对象,通过测试得知：（1）SCR反应器出口NO_x分布不均,氨逃逸浓度超标严重,氨逃逸监测表计示值不具代表性,造成NO_x排放浓度控制困难和空气预热器阻力上升;（2）过度追求NO_x超低排放浓度,造成催化剂活性、主要化学成分明显衰减,硫酸氢铵在其表面沉积严重。对此提出的改进措施为：进行NO_x浓度烟气在线监测系统（CEMS）多点取样改造,定期进行喷氨优化和催化剂性能检测,以改善SCR系统运行效果和提高运行的经济性。     

SCR脱硝超低排放NOx均匀性优化及安全策略分析

为使超低排放改造后NO_x排放浓度及氨逃逸量始终可控平稳,以某600 MW燃煤机组超低排放改造后SCR脱硝系统为研究对象,针对SCR反应器出口与总排放口在线监测（CEMS）数据不一致的问题,进行分析与研究。通过对反应器出入口流场、NO_x、NH₃浓度场的测试,结合系统结构特征,分析问题出现的原因,制定优化调整方案并验证其有效性。研究结果表明,反应器入口氨氮摩尔比的不均匀性是导致反应器出口NO_x浓度分布不均匀的主要原因。通过优化调整,有效改善了反应器出口NO_x浓度分布的均匀性,降低了氨逃逸量,SCR反应器出口与烟囱总排放口NO_x浓度CEMS监测数值基本一致。同时,根据试验得到的反应器出口NH₃与NO_x关系曲线,提出了NO_x的最低安全控制浓度及最佳控制浓度,以便运行控制。     

W火焰锅炉SNCR脱硝及其对SCR入口流场的影响

由于W火焰锅炉NO_x排放浓度高,一些电厂采用低氮燃烧+SNCR脱硝+SCR脱硝的耦合脱硝方式,但运行中出现了氨逃逸浓度严重超标的问题。以某600 MW超临界W火焰锅炉为对象,采用CFD数值模拟辅以实测验证方法研究了锅炉负荷、尿素喷射层流场、氨氮摩尔比等因素对SNCR脱硝及SCR入口流场分布的影响。研究发现：SOFA风沿前后墙非等间距布置是造成尿素喷射层速度场及温度场不均的主要原因;随锅炉负荷降低,喷枪层截面平均温度趋向于SNCR最佳脱硝温度,脱硝效率逐渐增加;SCR入口截面温度、流速及NO_x浓度分布皆不均匀,随SNCR脱硝效率提高,SCR入口截面NO_x浓度分布偏差增大,不同负荷时SCR入口截面NO_x相对偏差达35%～53%。SNCR脱硝严重影响SCR脱硝反应器入口NO_x浓度均匀性,最终导致SCR氨逃逸浓度严重超标,建议通过优化SOFA风布置及在SCR入口段加装烟气混合器加以解决。     

W火焰锅炉SCR脱硝超低排放技术及应用

截至2021年底,全国已有超过95%的燃煤火电机组实现了氮氧化物超低排放,剩余均为燃用无烟煤的W火焰锅炉,其产生的氮氧化物质量浓度高达750～1 200 mg/m³,实现超低排放难度大,是我国实现超低排放政策的“最后一公里”。目前,选择性催化还原(SCR)脱硝流场技术主要有“SCR分区混合动态调平技术”“全烟道断面混合流场技术”“常规精准喷氨技术”等。以某设计脱硝效率需高达95%的W火焰锅炉为例,通过计算流体力学(CFD)模拟的方式对比3种技术的性能指标,“SCR分区混合动态调平技术”的各项指标明显优于其他技术。工程改造后,在脱硝系统入口氮氧化物质量浓度为1 000 mg/m³,出口低于50 mg/m³时,可实时保持氨逃逸量小于3μL/L,远超常规SCR脱硝系统最高设计效率(93%),为W火焰锅炉氮氧化物超低排放提供了新的技术路线。     

燃煤锅炉SCR脱硝系统及其流场优化研究

为解决燃煤机组瞬态过程中选择性催化还原技术(Selective Catalytic Reduction,SCR)系统精准喷氨困难的问题，基于数值计算结果对燃煤锅炉的省煤器出口烟道导板和SCR顶部导流板进行优化，建立被控系统和动态响应模型，利用人工智能算法在线完善模型，以实现精准喷氨。改造后，SCR入口烟道A、B侧烟气流速分别为9.0 m/s和9.2 m/s，相对标准偏差C_V值为11.4%和10.7%。SCR入口烟道A、B侧NO_x平均质量浓度为250.7 mg/m³和260.5 mg/m³，相对标准偏差CV值分别为4.8%和5.0%。SCR出口烟道A、B侧NO_x平均放质量浓度为47.1 mg/m³和51.6 mg/m³，相对标准偏差C_V值分别为12.3%和12.5%，基本实现了超低排放的要求。液氨单耗从改造前0.278 3 kg/MWh下降到0.215 2 kg/MWh，下降了27.8%。     

国电泰州电厂2×1 000 MW二次再热机组NOx、SO2超低排放技术应用

为使烟气中NO_x、SO₂排放达到超低水平,国电泰州电厂二期2×1 000 MW超超临界二次再热燃煤发电机组SCR脱硝系统采用了驻窝混合技术,烟气脱硫采用了单塔双循环湿法脱硫技术。简介驻窝混合技术机理和单塔双循环脱硫技术原理,介绍国电泰州电厂1 000 MW机组烟气脱硝脱硫设计方案及实施效果。实践结果表明,国电泰州电厂1 000 MW机组采用上述2项技术后,烟气中NO_x和SO₂实现了超低排放,NO_x和SO₂脱除效率分别达到90.3%和99.6%,其排放质量浓度分别为31 mg/m³和15 mg/m³,远低于国家超低排放限值,且优于燃气轮机排放水平。     

超低排放形势下SCR脱硝工程改造现状的调查

为达到“煤电节能减排升级与改造行动计划（2014—2020年）”要求,超低排放改造工作在燃煤电厂全面展开。对49个电厂已完成烟气超低排放改造的132台机组安装的SCR脱硝催化剂现状进行了调查,对脱硝机组的类型、烟气温度、入口粉尘浓度、入口NO_x浓度和超低排放要求下脱硝催化剂的改造方案进行了统计和分析,并对超低排放改造前后SCR脱硝催化剂不同催化剂层间体积的变化进行了比较,同时结合部分改造案例分析了超低排放改造设计过程中值得注意和改进的事项,以进一步保障脱硝系统的达标排放和安全经济运行,给后续开展烟气脱硝超低排放改造机组的设计和建设提供借鉴。     

某330 MW机组烟气脱硝系统超低排放性能诊断与分析

超低排放改造后,一些电厂NO_x排放未达到预期目标。为解决此类问题,以某330MW超低排放机组为例,对运行了15500h的烟气脱硝装置进行现场勘查、运行资料收集,并对运行催化剂进行取样检测,逐一排查NO_x超标排放的原因。研究结果表明：SCR脱硝系统设计裕量低,催化剂主活性成分V₂O₅含量偏低,催化剂微孔数与活性点位数减少导致脱硝效率下降,加之反应器入口NO_x浓度偏高、负荷变化频繁、喷氨响应不及时,造成SCR脱硝装置出口NO_x浓度超过50mg/m³。建议加强锅炉优化运行,尽量避免入口NO_x浓度大幅度波动,提高喷氨响应速度,并应新增1层催化剂,将现有2层催化剂进行再生,以确保NO_x排放浓度稳定达标。     

W火焰锅炉SCR分区混合动态调平技术及应用

W火焰锅炉燃用无烟煤时,即使采用低氮燃烧技术,其产生的NO_x质量浓度仍可高达700~1 200 mg/m³。因此,其超低排放路线往往是“SNCR+SCR”联用。SNCR投资及运行成本高,且“SNCR+SCR”联用时,氨逃逸极易超标并导致空预器堵塞。某电厂2台330 MW的W火焰锅炉采用SCR分区混合动态调平技术及加装催化剂的方案对其SCR系统进行改造。测试结果表明,改造后,2台机组SCR均可达到超过94%的超高脱硝效率,且氨逃逸体积浓度均稳定控制在2 μL/L以内,出口NO_x分布均匀性良好,实现了NO_x超低排放,省去了1 400万元的SNCR投资及每年760万元的运行费用。相对改造前,脱除等量的NO_x氨耗量下降了约19%,空预器差压长周期维持稳定。     

W火焰锅炉SCR分区混合动态调平技术及应用

W火焰锅炉燃用无烟煤时,即使采用低氮燃烧技术,其产生的NO_x质量浓度仍可高达700~1 200 mg/m³。因此,其超低排放路线往往是“SNCR+SCR”联用。SNCR投资及运行成本高,且“SNCR+SCR”联用时,氨逃逸极易超标并导致空预器堵塞。某电厂2台330 MW的W火焰锅炉采用SCR分区混合动态调平技术及加装催化剂的方案对其SCR系统进行改造。测试结果表明,改造后,2台机组SCR均可达到超过94%的超高脱硝效率,且氨逃逸体积浓度均稳定控制在2 μL/L以内,出口NO_x分布均匀性良好,实现了NO_x超低排放,省去了1 400万元的SNCR投资及每年760万元的运行费用。相对改造前,脱除等量的NO_x氨耗量下降了约19%,空预器差压长周期维持稳定。     

600MW燃煤机组烟气污染物控制研究

以某600 MW超临界燃煤机组为例,研究了燃用高硫、中高灰、特低挥发分煤的W火焰锅炉排放效果.机组采用"选择性非催化还原(selective non-catalytic reduction,SNCR)+选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)脱硝+配高频电源和旋转电极的双室五...     

SCR脱硝不均匀反应宏观模型研究

基于催化剂性能表征,对催化剂单体潜能、叠加潜能以及串联潜能之间的内在规律进行研究,提出了SCR脱硝不均匀反应宏观模型,并利用实测数据进行了模型验证。研究结果显示：（1）NH₃/NO摩尔比分布和催化剂局部劣化对脱硝性能的影响显著,超低排放设计对应的烟气参数分布偏差会降低催化剂性能8%~10%;（2）喷氨格栅上游的烟气速度、NO_x浓度以及氨气流量分配决定了催化剂入口的NH₃/NO摩尔比分布,增设大尺度静态混合器和定期调整喷氨分配,能够从设计和运行角度提高脱硝反应均匀性。     

现役燃煤机组SCR烟气脱硝装置运行现状分析

为了给燃煤电厂超低排放改造提供借鉴,对国内26个电厂61台采用选择性催化还原（SCR）工艺燃煤机组的脱硝装置运行现状进行了分析,得到脱硝效率、进出口NO_x浓度、氨氮摩尔比、SO₂/SO₃转化率、逃逸氨、运行烟温、系统阻力、温降等脱硝装置各方面实际运行参数,掌握了燃煤机组脱硝装置主要性能。研究结果表明,大部分脱硝装置整体性能较为良好;所存在的问题主要包括：机组炉型、煤质、燃烧工况以及设计裕量等因素导致部分机组脱硝系统入口NO_x浓度偏离原设计值较多,喷氨不合理导致大部分机组氨氮摩尔比偏大并造成逃逸氨浓度超标,部分机组低负荷时脱硝系统入口烟温偏低,部分机组脱硝系统温降较大。对此提出了相应建议及意见。     

基于CEMS数据的超低排放燃煤机组大气污染物排放特性分析

以54台超低排放燃煤机组为研究对象,对比分析了主要大气污染物(颗粒物、SO₂、NOx)的年排放达标率、年排放浓度、排放性能等排放特征。在对环保设施投运和故障进行调查的基础上,分析了排放超标和故障的原因。结果显示：参与调查的燃煤机组中颗粒物、SO₂、NOx排放年度达标率分别为99.981%、99.962%、99.893%,表明能够稳定实现超低排放;颗粒物、SO₂、NOx排放绩效均值分别为11.11、68.16、140.26 mg/(kW·h),满足且优于国家标准要求;启停时段颗粒物、SO₂、NOx排放超标时长占比分别为54%、64%、57%,说明机组启停过程中颗粒物、SO₂、NOx排放浓度难以控制,消除启停机期间制约环保设施正常投运的影响因素是后续主要研究方向。     

燃用神华煤2 028 t/h亚临界锅炉超低NOx 燃烧优化试验研究

为摸清燃用神华煤锅炉深度空气分级超低NO_x燃烧规律,实现防结渣、高效燃烧和超低NO_x排放一体化目标,以多目标综合优化技术为基础进行定向调整试验。主要是通过制粉系统和辅助风系统配风方式优化后,机组热效率由94.00%提升至94.14%,SCR入口处NO_x排放由129.0 mg/m³降为108.3 mg/m³;空气预热器入口处CO体积分数由338×10^-6降为50×10^-6,同时飞灰可燃物质量分数和大渣可燃物质量分数均有大幅降低。完整吹灰次数也由每班1次减少为每天1次,炉内清洁程度明显加强。     

超低排放改造后SCR出口NOx分布及逃逸氨浓度评估研究

选取安徽省内一台660 MW超超临界机组,对其超低排放改造后SCR脱硝出口NO_x分布及逃逸氨浓度进行研究,主要测试反应器出口烟气逃逸氨、NO_x浓度、氧量和温度等。结果发现改造后机组的脱硝出口NO_x分布严重不均,逃逸氨浓度超过设计值,标准状态脱硝出口逃逸氨浓度高区域的NO_x浓度相对较低,脱硝效率相对较高。局部点位因催化剂严重吹损导致逃逸氨浓度高,NO_x浓度也较高。测试结果表明经改造后的机组需进行喷氨优化试验和烟道流场模拟试验,以改善SCR脱硝装置运行效果和提高脱硝运行的经济性。