基于省煤器烟道分隔挡板控制的锅炉宽负荷脱硝系统研究与应用

采用选择性催化还原法烟气脱硝技术的燃煤机组在低负荷运行时,烟气温度降低并脱离催化剂的活性温度窗口,导致脱硝系统退出运行。研究并应用了一种锅炉宽负荷脱硝系统,在锅炉省煤器内增加分隔隔板将省煤器烟道分为3路通道。低负荷时降低两侧烟道的烟气流量,减少省煤器换热量,提高SCR反应器进口烟气温度。     

提高SCR反应器入口烟气温度的技术方法

SCR催化剂的活性受烟气温度影响,当反应器进口烟气温度降低到催化剂最低投运温度时,脱硝系统须退出运行。按照火电厂燃煤锅炉SCR脱硝装置的常规设计,在低负荷运行时经常出现SCR反应器进口烟气温度低于催化剂最低投运温度的情况,导致氮氧化物排放浓度超标。为了保证锅炉日常运行时SCR反应器进口的烟气温度满足催化剂投运条件,介绍了采用高温烟气加热、省煤器分段布置、旁路部分省煤器给水、提高锅炉给水温度等技术方法,并就其特点进行了对比分析。     

2×75t/h煤粉锅炉烟气SNCR+SCR混合脱硝工艺设计及应用

结合山西某热电厂2×75 t/h煤粉锅炉烟气脱硝工程实例,详细阐述了SNCR工艺系统、SCR反应器、喷枪安装、锅炉尾部烟道改造,并对运行效果进行分析。结果表明,SNCR+SCR混合脱硝工艺具有较高的脱硝效率,SCR反应器设置1层催化剂,配合SNCR工艺,脱硝效率可达75%左右,适用于NO_x含量较高的中小型燃煤锅炉烟气脱硝,满足环保排放要求。     

宽负荷脱硝改造技术在650 MW机组深度调峰中的应用

国家环保政策对燃煤机组的要求越来越高,燃煤电厂深度调峰的要求也越来越严,当机组启停或以低于50%BMCR负荷运行时,锅炉尾部烟道烟气温度不符合SCR投运要求,致使无法实现机组全负荷工况投运脱硝,直接影响NOx排放值。针对某电厂650 MW机组在锅炉低负荷工况时脱硝入口烟温偏低,无法满足脱硝装置投运要求,及自身锅炉换热系统特点,从技术特性、安全性、经济性分析各种方案优缺点,比选出分级省煤器改造方案。改造后,锅炉低负荷烟温提升20℃以上,在满足深度调峰机组负荷40%BMCR以上时,脱硝系统SCR反应器进口烟温均满足催化剂规定的安全运行温度,SCR装置运行稳定,有效地延长了催化剂使用寿命,满足了NOx排放标准,同时对锅炉效率影响较小。     

再生催化剂在超临界机组烟气脱硝中的应用

阐述了再生催化剂在某超临界燃煤机组锅炉烟气脱硝系统中由中试、单层更换再生催化剂到整个SCR系统更换再生催化剂的应用试验。测试结果显示:脱硝SCR反应器第1层催化剂更换为再生模块后,各级催化剂的层间差压均降至报警值以下,脱硝SCR反应器出口NOx排放浓度可降至74mg/m3,满足国标要求,同时大幅度提高了脱硝性能;整个SCR系统更换再生催化剂时,各工况下的氨逃逸量为2.5μg/g左右时,SCR系统的平均脱硝效率均80%,且机组在600 MW负荷下,SO2/SO3转换率为0.61%,SCR系统运行安全、经济。     

1 000 MW机组降低锅炉NOx排放技术研究与应用

随着国家颁布更严格的NO_x排放标准,锅炉燃烧优化更多采用低氮燃烧技术。将低氮燃烧技术优化和SCR脱硝系统优化相结合,在锅炉低氮燃烧闭环控制系统、SCR喷氨格栅调节门的状态控制器等方面开展了系列研究,制定了优化策略,开发了锅炉燃烧与脱硝运行综合优化系统。工程实践应用表明,在不同负荷工况下,采用锅炉燃烧与脱硝运行综合优化系统后,脱硝效率提高,SCR反应器出口NO_x排放浓度降低,氨逃逸率降低,实现了燃煤机组氮氧化物排放达到燃气轮机的排放标准。     

电站锅炉SCR脱硝旁路烟道改造数值模拟及应用

某电厂在机组低负荷运行时,SCR脱硝装置入口烟温低于脱硝反应最低温度,导致SCR无法正常运行。采取了在锅炉转向室后抽出高温烟气,与低温烟气进行混合,提高SCR入口烟气温度的技术改造措施。通过数值模拟及试验,研究了旁路烟道布置方式对混合后烟气温度分布的影响以及改造前后锅炉效率、烟温分布变化的情况。     

基于氨逃逸可控的氮氧化物深度减排的理论研究及应用

氮氧化物是大气环境的主要污染物之一,火力发电机组是氮氧化物重要来源。依靠低氮燃烧技术,远达不到排放要求。选择性催化还原脱硝(简称SCR)技术是目前效率最高、最成熟、应用最广泛的电厂烟气脱硝技术。催化剂是锅炉SCR技术的核心部分,决定了锅炉SCR系统的脱硝效率和经济性。催化剂更换在锅炉烟气脱硝运行维护费用中占比高,做好脱硝催化剂全过程管理,可大幅度延长其使用年限、降低运行成本。通过氨逃逸可控的氮氧化物深度减排的理论研究及应用,可实现锅炉烟气脱硝装置科学管理及氮氧化物超净排放。     

省煤器分级技术改造与性能评价

为提高低负荷工况SCR脱硝装置入口烟气温度,某电厂对其600 MW超临界锅炉进行了省煤器分级技术改造,并通过性能考核对改造结果进行了综合评价。改造后低负荷工况时SCR脱硝装置入口烟气温度提高到300℃以上,满负荷工况时不高于400℃,保证了SCR脱硝装置的持续稳定投运,且未降低锅炉效率,为同类机组SCR脱硝装置低负荷脱硝技术改造提供借鉴和参考。     

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。     

燃煤电厂(SCR)脱硝装置全负荷投运的方法

通过进行SCR脱硝装置入口燃烧器技术改造,利用焦炉煤气燃烧加热脱硝入口烟气温度,实现燃煤电厂(SCR)烟气脱硝装置可以在机组低负荷时段和锅炉启动过程中全负荷投入运行,满足氮氧化物(NO_X)排放浓度限值低于100 mg/Nm~3的环保排放标准。     

锅炉低负荷工况下脱硝系统投运率提高的改造技术

对通过分级省煤器改造来提高超临界锅炉低负荷工况下脱硝系统投运率的改造案例进行了研究。通过持续2个月的运行监控表明,运用分级省煤器改造来保证低负荷工况下NOx的持续超低排放、脱硝系统的安全稳定投运方案切实可行,且锅炉排烟温度进一步降低,为目前国内众多采用SCR工艺进行烟气脱硝的电厂升级改造提供了可靠的参考依据。     

利用电站锅炉耦合秸秆直燃炉提高再热汽温和SCR烟温经济性分析

针对电站锅炉普遍存在的再热蒸汽温度偏低和选择性催化还原(SCR)烟气脱硝系统低负荷下无法正常投运的问题,提出通过一种电站锅炉耦合秸秆绝热直燃炉,利用秸秆直燃的高温烟气显热直接提高锅炉尾部烟道烟气温度的技术方案。以某超临界350 MW机组锅炉为例,对不同负荷下将耦合秸秆绝热直燃炉高温烟气分别引入低温再热器进口烟道和SCR烟气脱硝系统前烟道的情况进行热力计算和经济性分析。结果表明:将1 000℃高温烟气引入低温再热器进口烟道时,100%负荷工况下,消耗秸秆3 749 kg/h,可将再热蒸汽温度升高13.5℃,节省供电标准煤耗1.86 g/(kW·h);50%负荷工况下,消耗秸秆3 749 kg/h,再热蒸汽温度升高33.3℃,节省供电标准煤耗7.39g/(kW·h);将1000℃高温烟气引入SCR烟气脱硝系统前烟道时,50%负荷工况下,消耗秸秆580 kg/h,SCR烟气脱硝系统入口烟温升高8.7℃,满足SCR烟气脱硝系统投运要求,供电标准煤耗增加0.84 g/(kW·h)。     

火电厂SCR烟气脱硝反应器模拟系统设计与应用

针对现有火电厂SCR烟气脱硝反应器内催化剂前端烟气与氨混合不均的技术难题,开发了一套用于研究各种负荷工况下不同导流板结构布置对反应器内烟气流场、氨气及飞灰浓度场等影响的专用模拟系统。系统采用模块化结构,能对不同容量、不同燃烧方式、不同煤种的燃煤锅炉烟气脱硝反应器内多种物理场进行模拟,并可同时进行定量测试、自动数据采集与分析、可视化观察,为大型燃煤锅炉烟气脱硝装置的优化设计提供试验研究平台。     

降低SCR脱硝装置最低投运负荷的策略研究

发电机组低负荷下,锅炉省煤器出口烟温往往达不到SCR脱硝装置运行要求.为解决这一问题,对现有省煤器旁路式解决方法进行分析,找出不足,进而提出了省煤器烟气旁路式和限流式加低温换热器的解决方案.在机组低负荷运行时利用这2种新方法,能够在不影响锅炉效率的前提下,实现脱硝装置稳定、高效运行;对于排烟温度较高的锅炉,采用省煤器限流式加低温换热器的方法,能够有效降低锅炉排烟温度,提高锅炉效率.     

低负荷下给水温度对SCR及锅炉热效率的影响

当机组在较低负荷下运行,选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)反应温度往往低于催化剂的最佳反应温度范围,使SCR脱硝效率低甚至退出运行,针对该问题,增加0号高压加热器(以下简称"高加")是改善SCR脱硝系统运行特性的一项措施,但会影响锅炉热效率。为了研究增加0号高加对SCR脱硝效率和锅炉热效率的影响情况,以广东某电厂600 MW机组为研究对象,首先对0号高加参数进行初步设计,然后对机组进行整体热力计算,并分析50%、60%和70%负荷下锅炉给水温度提高10℃、20℃以及30℃时对SCR脱硝效率和锅炉热效率的影响情况。     

联合循环电站余热锅炉全工况烟气脱硝运行分析

燃气–蒸汽联合循环发电机组氮氧化物(NO_x)排放指标趋于更严,国内在役机组面临在干式低NO_x燃烧技术的基础上增加余热锅炉烟气选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)脱硝改造的问题。针对此,利用ASPEN PLUS的化工模拟功能,结合典型联合循环机组全工况烟气参数,对余热锅炉入口低浓度NO_x烟气的SCR法脱硝过程进行模拟,通过已有试验数据和运行数据验证了模型的合理性;同时利用VBA程序外嵌的ASPEN PLUS和Excel数据批量计算分析功能,对影响脱硝效率的操作参数进行了分析。结果表明:机组在全工况运行范围内,最佳氨氮比(物质的量比)落在0.8~1.0之间,且随负荷率增加而递增;脱硝效率随停留时间增加而增加;针对案例M701F3型机组,新增的SCR脱硝反应器无需烟气升温改造措施即可使NO_x排放浓度(质量浓度)低于30 mg/m3(标准状态下,氧的体积分数为15%),满足最新环保排放要求。针对机组低负荷时烟气温度偏低及NO_x排放不稳定从而影响脱硝效率的问题,给出了余热锅炉入口NO_x的质量浓度边界曲线,用以判断是否需要采取烟气升温措施。     

0.3 MW循环流化床燃煤锅炉SO_3脱除试验研究

燃煤电厂选择性催化还原(SCR)脱硝系统中SO_3与NH3生成的硫酸氢铵在低温下冷凝沉积是限制脱硝温度窗口的主要原因,且SO_3还易导致锅炉尾部设备低温腐蚀、堵灰。对此,本文在自行设计及搭建的0.3 MW循环流化床燃煤锅炉中试台上,采用在SCR脱硝系统前喷射Na_2CO_3溶液的方式,研究中低温条件下,喷射Na_2CO_3溶液对SO_3和NOx脱除效果的影响,探究此方法实现燃煤电厂低负荷脱硝同时满足国家NOx排放标准的可行性。结果表明:采用SCR脱硝系统前喷射Na_2CO_3溶液方式时,SO_3脱除效率随Na_2CO_3/SO_3摩尔比的增大而升高,增长趋势减缓;SCR脱硝反应器前喷射Na_2CO_3溶液并不会因为SO2的存在而影响Na_2CO_3溶液对SO_3的脱除效果;在SCR脱硝系统前喷射Na_2CO_3溶液不会对脱硝造成显著影响;此外,280℃下采用SCR脱硝系统前喷射Na_2CO_3溶液的方式,能够提高低温脱硝效率。该结论为锅炉低负荷脱硝提供了试验数据。     

基于AMESim的SCR脱硝系统仿真分析研究

针对热电厂锅炉烟气脱硝系统运行过程中变工况和温度不均匀对脱硝效率影响的问题,为了对脱硝系统的特性进行研究,使用AMESim软件建立了基于物理机理的模型,完成了SCR系统不同操作工况的仿真。通过分析喷氨量、反应温度和温度均匀性等因素,得到结果:喷氨量和反应温度均对脱硝效果有重要的影响,其中额定工况下氨氮比为1. 04时可达到较好的脱硝效果和较低的氨逃逸率;运行中烟气温度在70℃范围内变化,脱硝效果可以满足环保要求,且烟气温度高更有利于脱硝效率提升;保温层的厚度160 mm时,SCR反应器垂直于烟气流动方向的温度分布均匀。通过仿真分析,为脱硝系统的设计和控制提供了依据。     

1000MW锅炉烟气脱硝系统建模及运行仿真

为研究锅炉烟气中NO_x生成及脱除规律,分析烟气脱硝装置的运行特性,采用集总参数法,建立炉内NO_x生成模型、脱硝反应数学模型、还原剂消耗量等数学模型,基于IMMS开发平台搭建整个系统的实时仿真模型并进行运行特性分析。动态仿真试验结果表明:氨氮摩尔比阶跃变大,脱硝效率和氨逃逸量变大;反应器入口烟气流量、NO_x浓度阶跃变大时,脱硝效率和氨逃逸量减小;反应器入口烟气温度的阶跃扰动,对NO_x的还原反应影响较大,仿真结果与实际运行符合良好,可为烟气脱硝装置的安全及经济运行、SCR自动控制策略的研究提供仿真模型参考。