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。     

超低排放改造前后SCR脱硝装置性能评价分析

选取2台燃煤机组进行实测,分析了超低排放改造前后选择性催化还原技术(selective catalytic reduction,SCR)脱硝装置出口NOx浓度、氨逃逸率以及烟气在线监测系统所测SCR脱硝出口与烟囱入口NOx浓度;同时,分析了超低排放改造机组的催化剂、空预器垢样。结果表明,机组排放超低改造后存在NOx浓度分布均匀性变差和逃逸氨浓度急剧增加问题,并由此造成空预器硫酸氢铵堵塞严重,催化剂活性成分流失较为严重,硫酸盐和碱土金属元素含量上升明显。为解决上述问题,文中提出多点监测、喷氨优化、催化剂定期测试和空预器冷端更换镀搪瓷元件等措施。     

超低排放改造工程脱硝催化剂的设计和采购分析

随着氮氧化物排放限制的进一步严格,国内燃煤机组将开展有关超低排放的改造。在分析和总结前期SCR脱硝催化剂质量和运行特点的基础上,为规范和严格催化剂的设计和采购,结合当前脱硝催化剂的生产现状和脱硝系统运行控制现状,以及笔者对近3年脱硝催化剂的检测结果,对国内现役燃煤电厂SCR脱硝装置超低排放改造所涉及的脱硝催化剂的设计和采购,提出了具体注意事项,其中特别对加装备用层催化剂设计以及催化剂采购技术协议内容及其可能存在的问题进行了分析。     

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。     

CFB锅炉SNCR+SCR联合脱硝超低排放工艺设计及应用

针对某1 060 t/h CFB锅炉NO_x排放浓度长期稳定在50 mg/Nm~3以下的超低排放目标,设计一套处理烟气量为1 150 000 Nm~3/h、初始NO_x含量190 mg/Nm~3,NO_x排放浓度不高于50 mg/Nm~3的SNCR+SCR联合烟气脱硝系统。分析当前烟气NO_x主要脱除技术的原理及优缺点,对SNCR+SCR联合脱硝工艺的主要参数、工艺流程进行设计,对工艺的设计依据、原理、目标及系统主要组成部分进行阐述。经168 h试运和性能测试,NO_x排放浓度平均值为33.55 mg/Nm~3,满足超低排放要求。性能测试结果表明:机组90%和80%负荷下,NO_x排放浓度、氨逃逸、联合脱硝效率、还原剂耗量、催化剂阻力及SO_2/SO_3转化率均满足设计要求和环保要求。     

SCR法烟气脱硝技术在潮州电厂2×1000MW机组上的应用

针对火电厂煤粉锅炉煤种适应性提高、低NOx运行要求,SCR技术可以有效地降低烟气NOx的排放浓度,减少发电企业的考核损失。以大唐潮州电厂2×1 000 MW机组增设烟气选择性催化还原法(SCR)脱硝装置的技术改造为例,简要介绍了潮州电厂原机组增加SCR脱硝系统的工艺构成和流程特点、设计参数、总体布置,并对该工程中相关设备的改造进行了描述,该改造不仅为百万机组脱硝工程的安全运行行提供了宝贵的经验,也为我国大型燃煤机组的脱硝改造工程提供参考。     

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。     

现役燃煤机组全工况脱硝技术比较

燃煤机组低负荷调峰运行时,从省煤器出口进入SCR(selective catalytic reduction)脱硝装置的烟气温度偏低,偏离了脱硝催化剂的温度窗口,造成脱硝效率低,甚至脱硝系统无法正常投入,导致氮氧化物排放浓度超标,成了制约机组的深度调峰能力主要因素。文中介绍了几种实现燃煤机组NOx全工况达标排放的SCR入口烟气温度提升技术,包括省煤器烟气旁路、省煤器分级、省煤器水侧旁路、弹性回热、热水再循环、省煤器分隔烟道、烟气补燃等,并就各自的技术特点进行了对比分析,为电厂开展全工况脱硝改造提供参考。     

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。     

SCR烟气脱硝技术在宁海电厂4号机组上的应用

宁海电厂4号机组配套了选择性催化还原(SCR)烟气脱硝系统,对该脱硝系统的工作原理、工艺流程、设备特点进行介绍。同时,根据2年多的运行实践,对SCR烟气脱硝系统运行状况、系统性能(包括催化剂寿命)及对锅炉运行所产生的影响进行评价。运行结果表明,宁海电厂4号机组SCR烟气脱硝系统性能指标均达到了设计要求,设备运行稳定可靠,有效地控制了NOx的排放。     

SCR超低排放综合诊断及闭环优化

针对燃煤电厂烟气脱硝系统存在的流场不均、氨逃逸导致空气预热器堵塞以及NO_x排放不能在全负荷段稳定达标等典型问题,提出了SCR超低排放综合诊断及闭环优化策略。结合某630 MW机组实施超低排放改造具体案例,以在线大数据和性能检测为基础,数值模拟和系统诊断为手段,通过模拟评估及试验分析进行预判,提出改进方案并予以优化、修正和实施,最后结合性能试验对超低排放改造实施效果进行验证。研究结果表明,采用多元手段进行SCR系统综合诊断和闭环优化,NO_x浓度场标准偏差从18.6%下降至4.89%,脱硝效率从86.7%提高至89%以上,NO_x排放质量浓度稳定低于50 mg/m³,SCR系统出口氨逃逸质量浓度从16 mg/m³下降至0.75 mg/m³,超低排放改造效果显著。     

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。     

燃气机组NOx监测系统现状及其改进措施

随着燃气机组NO_x浓度排放要求日趋严格，其监测系统运行工况发生变化，原有监测仪表已不适用。通过分析NO_x监测技术及其适应性和烟气预处理技术及其适应性，对燃气机组NO_x监测系统现状有了明确的认识。结合HJ 75—2017和HJ 76—2017标准，针对现有监测系统中存在量程大、低浓度测量精度差、未监测NO₂等问题，提出了一系列改进措施，如优先采用化学发光法NO_x测量技术，增加NO₂监测装置，采用低量程高精度CEMS仪表及性能优越的预处理装置，落实防雷设施等，同时着重考虑配置氨逃逸、氧量和湿度等分析仪表，以满足控制和监测要求。研究结果也同样适用于普通火电机组。     

NOx低浓度排放影响因素的调平措施及效果分析

通过对燃煤发电机组SCR装置的试验研究发现,SCR装置和静电除尘器的漏风会导致NO_x排放浓度升高现象, SCR装置入口烟气速度偏差和NH₃/NO_x配比不均匀会使氨逃逸增大,脱硝效率下降。SCR装置入口烟气速度、NO_x浓度和NH₃/NO_x配比调平试验可改善SCR装置入口的烟气速度不均匀,降低氨逃逸和NO_x浓度,提高脱硝效率。在试验研究的基础上提出,对于燃煤发电厂SCR装置,需在设备投运之前进行流场优化设计,在设备投运之后定期进行调平试验。     

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。     

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。