某600 MW对冲燃烧锅炉SCR脱硝系统喷氨优化调整

为解决某600 MW对冲燃烧锅炉选择性催化还原(SCR)脱硝系统喷氨支管阀门调整对负荷适应性不强的问题，提出了一种负荷兼顾调整的策略。结果表明：喷氨支管阀门经过负荷兼顾调整后，脱硝系统两侧出口氮氧化物(NO_x)质量浓度相对标准偏差平均值分别下降18.52百分点、25.87百分点，喷氨体积流量平均值分别下降20.7 m³/h、27.0 m³/h,脱硝系统的运行得到明显改善。     

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。     

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。     

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。     

基于数值模拟的660MW塔式锅炉SCR脱硝流场优化研究

针对某电厂660 MW塔式锅炉SCR脱硝系统出口氨逃逸率大、流场不均等问题,利用流体分析软件对SCR脱硝反应器烟道流场进行数值模拟,并对SCR入口导流板进行优化研究。结果表明,SCR反应器入口NOx质量浓度不均匀度为4.73%,烟气流速不均匀度为12.76%,均达到设计要求,SCR反应器出口氨逃逸分布不均,氨逃逸平均值为3.61 mg/Nm³,测孔2位置氨逃逸超标严重,达到7 mg/Nm³。     

前馈修正的循环流化床机组脱硝系统多模型预测控制研究

双碳政策的深入推进对燃煤机组负荷灵活调峰能力提出了更高要求,然而机组负荷大范围变化时会造成烟气NO_x浓度的大幅度波动,提升了NO_x超低排放控制的难度。针对大范围变负荷工况下难以快速、精准调控喷氨量的难题,以某循环流化床机组联合脱硝系统为研究对象,建立关键参数前馈修正与多模型预测控制耦合的控制策略,以炉膛出口烟气温度为依据划分工况子模型,根据阶跃扰动试验及改进粒子群算法对各子模型进行参数辨识,并通过隶属度加权方法建立多模型控制器。工程应用结果表明,前馈修正的多模型预测控制方法在平稳负荷工况时波动范围达到±5.8mg/m³,变负荷工况时为±8.1mg/m³,标准差分别为2.10和2.89mg/m³,应用结果证明了该控制方法的有效性。     

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。     

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。     

300 MW机组SCR脱硝系统喷氨优化调整研究

针对300 MW燃煤火电机组SCR脱硝系统出口NO_X分布均匀性差,总排口与SCR出口NO_X浓度偏差大等问题,对SCR系统喷氨格栅进行优化调整。调整结果表明,A/B两侧出口NO_X浓度分布相对标准偏差从61.56%和69.57%下降至15.34%和21.84%。因此,喷氨优化对格栅式喷氨混合结构具有良好的调整效果,进而有效降低SCR氨逃逸水平,从而保证尾端设备的长期稳定运行。     

670MW机组SCR脱硝系统喷氨优化试验研究

以华电潍坊发电有限公司670MW机组SCR烟气脱硝装置为研究对象,通过调整各喷氨支管阀门开度、SCR出口NO_x浓度最低控制值试验,提高SCR出口NO_x浓度分布均匀性,确定出口NO_x浓度合理控制值,降低氨逃逸。结果表明,喷氨优化试验后,A、B侧反应器出口NO_x质量浓度分布相对标准偏差分别由25.46%、31.91%降至9.55%、11.48%;综合考虑各项因素,建议机组SCR出口NO_x质量浓度运行控制值高于35 mg/m^3,可避免正常运行中氨逃逸高于设计值的现象。     

某电厂SCR烟气脱硝系统氨分布均匀性试验与分析

通过对某电厂SCR脱硝系统出入口烟气流速、NOx浓度以及氧含量等参数测试,调节喷氨量,进行氨分布均匀性试验。结果表明,该电厂SCR脱硝系统氨均布调整试验前A、B侧出口烟气中NOx浓度相对标准偏差较大,分别为80%和78%,烟气中NH3浓度分布与NOx浓度分布不匹配;氨均布调整试验后烟气中NH3浓度分布与NOx浓度分布相匹配,A、B侧烟气NOx浓度相对标准偏差较小,分别为14%和17%,脱硝效率和脱硝出口烟气中NH3浓度满足性能保证值。     

碱基吸收剂脱除SO3试验研究

燃煤机组选择性催化还原(SCR)烟气脱硝系统在运行过程中，烟气中的NH₃与SO₃在特定温度下生成液态硫酸氢铵(ABS)，易在0～40%低负荷造成脱硝催化剂ABS失活和加剧空气预热器冷端换热元件ABS灰垢堵塞。碱粉喷射脱除SO₃是控制ABS的重要方法，但现有的格栅式多喷嘴装置存在喷射不均、SO₃脱除效率低等问题。研发了立式气固流态化混合分配装置，改善了烟道截面的粉体喷射均匀性。中试试验结果显示：SCR脱硝系统上游烟气中的SO3脱除效率达到55.6%，催化剂ABS结露温度降低8.6℃，最低连续喷氨运行温度降低11.9℃，可拓展催化剂安全运行温度下限，并减轻对机组调峰负荷下限的制约；空气预热器上游SO₃脱除效率达到84.3%,ABS沉积影响系数降低86.9%，可延缓空气预热器冷端的ABS灰垢堵塞；烟囱SO₃排放浓度约为2.5～3.4 mg/m³，可消除蓝色烟羽。     

煤泥热解气还原NOx的反应机理与CFD耦合计算

为了研究煤泥热解气喷口位置和再燃区过量空气系数对循环流化床锅炉炉内温度场、NO_x的生成浓度和烟气组分变化的影响，采用ChemKin软件，基于煤泥热解气再燃脱硝计算数据，获得包含30种组分和117步基元反应的NO_x还原简化机理，并耦合CFD进行了数值模拟计算。结果表明：煤泥流化床锅炉耦合煤泥热解气再燃会使炉膛高度方向温度升高；煤泥热解气再燃能有效降低NO_x的生成浓度，煤泥热解气喷口位于再燃区上部、中部、下部时NO_x生成的平均质量浓度分别为142.58mg/m³、79.59mg/m³和195.61mg/m³，其中煤泥热解气喷口位于再燃区中部的效果最好。     

基于中试平台的低低温电除尘器深度试验研究

基于50 000 m³/h实际烟气中试试验系统,采用常规采样枪+玻纤滤筒和一体化采样头+石英滤膜测定总尘,采用ELPI测定PM_2.5,采用自制的控制冷凝+异丙醇吸收系统测定SO₃,采用BDL型飞灰工况比电阻测试仪测定飞灰工况比电阻。试验结果表明,130℃、90℃、80℃时电除尘器出口烟尘浓度分别为11.7mg/m³、9.7 mg/m³、5.4 mg/m³,PM_2.5浓度分别为0.8 mg/m³、0.4 mg/m³、0.2 mg/m³,总尘及PM_2.5减排效果显著;电除尘器出口SO₃浓度分别为1.25 mg/m³、0.10 mg/m³、0.14 mg/m³,对应低低温电除尘系统的SO₃脱除效率分别为22.84%、96.15%、96.61%,低低温电除尘系统可脱除烟气中绝大部分SO₃;电除尘器入口飞灰工况比电阻分别为3.02×10¹³ Ω·cm、6.15×10¹² Ω·cm、5.24×10¹¹ Ω·cm。     

SCR烟气脱硝系统氨氮双控新方法

针对目前电厂实际选择性催化还原(SCR)烟气脱硝系统运行中存在的出口NO_x质量浓度分布不均以及氨逃逸超标等问题，进行了数值模拟分析并基于此提出了一种氨氮双控的喷氨优化新方法。以某660 MW机组SCR烟气脱硝系统为例，建立可视化流场和脱硝反应数值模型，分析比较了不同氨氮摩尔比条件下出口各分区NO_x质量浓度、氨逃逸体积分数以及脱硝效率的变化规律。结果表明：分区脱硝效率、出口NO_x质量浓度和氨逃逸体积分数与氨氮比之间的关系均呈由一拐点分隔的两段线性的变化规律，拐点出现在氨氮摩尔比为1.15左右。据此，提出了基于分段拟合函数与优化矩阵方程相结合的氨氮双控喷氨优化新方法，分别预测了该660 MW机组使用5分区和42喷嘴进行喷氨调节优化，优化后的总喷氨量相对均匀喷氨工况最多下降7.2%，同时出口NO_x质量浓度和氨逃逸体积分数的相对标准偏差分别下降至9.4%和4.2%，出口均匀性显著提高，不存在局部超标现象。     

应用SCR氨喷射技术解决空预器硫酸氢铵堵塞问题

某350 MW机组SCR增加催化剂按照NO_x超低排放运行时,发生了空预器硫酸氢铵ABS严重堵塞问题,分析发现SCR入口烟道截面的NH_3/NO摩尔比分布不均匀导致局部氨逃逸过大是主要原因。为此,采用CFD数值模拟方法对SCR喷氨格栅(AIG)进行了优化设计改造,并通过现场试验对AIG喷氨流量分配进行了优化调整。测试结果表明,脱硝反应器出口NO_x浓度分布相对标准偏差由改造前的49%降低至11%以内,顶层催化剂上方烟道截面的NH_3/NO_x摩尔比分布相对标准偏差小于3.1%,消除了局部过高的氨逃逸浓度峰值,减轻了空预器ABS堵塞风险。     

生物质掺氨燃烧特性试验研究

燃煤锅炉是中国CO₂的主要排放源之一,氨和生物质作为无碳、清洁替代能源用于燃煤锅炉,是中国实现“碳达峰、碳中和”目标的重要技术途径。为探究氨与其他燃料掺烧的可行性,利用清华大学25kW一维炉系统,通过调节气体流量、更换不同口径的氨气喷头,研究一种生物质燃料(玉米秸秆粉)与氨在多种掺烧比(热值比0～40%)和不同氨喷入速度下的燃烧特性、污染物及细颗粒物生成特性。结果表明,相较纯生物质燃烧,氨的掺入会吸收一部分热量用于自身预热,引起炉膛内烟气温度分布发生变化;提高氨的掺烧比,尾部烟气中NO_x的浓度近似线性增长,NH₃浓度无明显增加,飞灰中PM_1～10质量占比增大,在氨的掺烧比低于40%时,烟气中NH₃浓度不高于2mg/m³,不存在氨逃逸现象,但纯氨燃烧会导致烟气中NH₃浓度激增。氨的掺混情况也会对烟气中NO_x浓度产生影响,当氨喷入速度与一次风速差越大,物料之间混合越不均匀,烟气中NO_x浓度越低,...     

350MW燃煤机组脱硝装置喷氨优化调整及其缺陷分析

按照国家环保要求(燃煤发电机组脱硝装置出口NOx质量浓度≤50 mg/m3),对某350 MW燃煤机组手动调节阀门开度进行喷氨优化调整.优化调整后,A侧和B侧出口折算NOx质量浓度均值分别为23.3 mg/m3(标准状态、干基、6％O2)和35.1 mg/m3(标准状态、干基、6％O2),满足排放标准,喷氨量分别降低1...     

基于CFD模拟计算的SCR脱硝系统喷氨优化试验方法

提出了一种对脱硝系统进行计算流体力学（CFD）模拟计算、并引入示踪气体精准调节喷氨格栅阀门的方法。将SCR系统全尺度建模划分网格,对部分喷氨支管使用等量示踪气体替换原有烟气,数值模拟SCR反应器内气体湍流流动、多组分扩散,计算反应器出口断面各示踪气体的浓度分布,获得各喷氨支管喷出的氨气所对应的影响区域,精确指导试验人员调整每根喷氨支管的开度,调节喷氨流量,使反应器出口断面NO_x浓度均匀分布。以某1 000 MW机组塔式锅炉SCR入口烟道为实例进行验证,结果表明,该方法能够提高典型试验的效率和准确性,能有效指导现场喷氨优化试验。     

1000MW近零排放燃煤机组细颗粒物及SO3排放和分布特征

针对国华寿光电厂2号1000MW近零排放燃煤机组,在100%、45%负荷和不同NO_x排放浓度下,对烟气全流程颗粒物和SO₃浓度进行现场采样测试,研究了分级颗粒物中水溶性离子含量分布,并给出了前体物SO₃的排放特征。结果表明：不同工况下PM₁₀和PM_2.5排放浓度分别不超过0.92mg/m~3和0.24mg/m~3;随着负荷的降低,颗粒物质量和数量浓度都出现下降,但粒径分布并未明显变化;随着NO_x排放浓度上升,选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)后和电除尘(electrostatic precipitator,ESP)后部分粒径段颗粒物浓度出现下降,尤其是ESP后0.006～0.0138μm、0.0553～5.980μm粒径段的变化趋势较为明显。SCR前后PM_2.5中水溶性离子质量占比约4%,以Ca²⁺和SO₄^2-为主,各粒...