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燃煤机组SCR脱硝系统近零排放下热工控制关键技术研究与工程实践

北极星环保网来源:李德波 等2019/3/25 9:42:48我要投稿
所属行业: 大气治理  关键词:SCR脱硝 SCR催化剂 脱硝系统

北极星环保网讯:燃煤电站“近零排放”是目前学术界和工程界的热点。针对某燃煤火电厂进行“近零排放”改造后,脱硝系统无法实现长时间稳定的NOx排放的现状,从热工控制逻辑着手进行了研究及工程应用,取得了较好的工程应用效果。提出了适合“近零排放”改造后脱硝系统热工控制的关键技术,对我国其它火电厂实现真正意义上脱硝系统“近零排放”,具有较好的借鉴价值。

当前大气环境形势十分严峻,经常发生空气重污染现象,雾霾天气日益增多,已威胁了人们的身体健康。各级政府陆续出台多项政策措施,下大力气治理大气污染,改善空气质量。2014年国家发改委和国家环保部联合下发《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014-2020年)》,要求2020年前中东部现役燃煤发电机组基本达到燃气轮机排放限值。

“近零排放”目前已经成为燃煤电站新一轮环保改造的热点,学术界和工程界针对“近零排放”开展了一些前期的基础研究和工程改造,取得了一批“近零排放”改造的示范工程,包括浙江嘉兴电厂、华润南沙电厂、珠海金湾电厂等。

王临清等对超低排放的减排潜力及其PM2.52.5环境效益等方面进行了研究。研究结果表明:长三角、京津冀的燃煤电厂实施超低排放改造后,与现有燃煤电厂排放的污染物相比,SO2、NOx和烟尘以及烟尘中一次PM2.5减排比例均在90%以上,SO3减排幅度达到70%左右。

梁志宏等对燃煤锅炉高效低NOx协同优化系统进行了研究及工程应用,针对低氮燃烧(LNB)与SCR脱硝系统的耦合优化问题进行了研究,开发了燃煤锅炉高效低NOx协调优化系统。

李德波等利用计算流体力学方法对燃煤机组低氮改造过程进行了系统的数值模拟研究,研究结果表明采用数值模拟计算手段,得到不同配风方式下炉膛出口NOx浓度变化规律,为现场改造及运行提供了重要的技术手段。

但是当燃煤机组进行“近零排放”改造之后,通过现场实际运行情况表明,烟囱出口处NOx浓度很难长时间稳定保持在“近零排放”环保标准以下,导致经过“近零排放”改造的燃煤机组无法实现真正意义上长期稳定的环保排放标准,其主要原因是由于受到燃煤种类、锅炉燃烧控制、脱硝系统热工控制等方面存在复杂耦合因素导致的。

李德波等在SCR脱硝系统导流板优化、SCR催化剂更换数学模型等方面进行了研究。杨青山等对提高脱硝反应器入口烟气温度提出了具体的技术方案。其它研究者在燃煤机组近零排放方面做了深入的研究。但是到目前为止在提高脱硝系统现场运行稳定性,保证反应器出口NOx浓度长期稳定等方面的研究目前还很少见到报道。

某电厂3、4号机组原有烟气处理系统对污染物的处理无法满足最新的近零排放要求,因此必须对环保系统进行升级改造。该电厂开展了机组污染物“超净排放”现场改造。

近零排放改造后,由于SCR脱硝系统热工控制存在技术问题,导致烟囱出口NOx浓度短时间超过50mg/Nm3,无法满足环保要求烟囱出口NOx浓度在50mg/Nm3以下的要求。因此针对现场的技术问题,从控制逻辑着手对脱硝系统实现“近零排放”存在的问题进行研究分析,进行了一系列优化技术研究,实践表明取得了良好的工程应用效果。

本文针对目前燃煤机组SCR脱硝系统热工控制方面关键技术研究和工程实践效果分析,对我国其它燃煤电站开展“近零排放”后实现NOx稳定环保排放,具有较好的借鉴价值。

1锅炉及脱硝系统设备情况

3、4号锅炉为超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉,单炉膛、一次中间再热、采用四角切圆燃烧方式、平衡通风、固态排渣、全钢悬吊结构Π型、露天布置燃煤锅炉。燃烧方式采用低NOx同轴燃烧系统(LNCFS),煤粉燃烧器为四角布置、切向燃烧、摆动式燃烧器。

在主风箱上部设有2层CCOFA(Closed-coupled OFA,紧凑燃尽风)喷嘴,设有5层SOFA(Separated,分离燃尽风)燃烧器。表1和表2为锅炉设计参数和煤质参数。

QQ截图20190325093837.jpgQQ截图20190325093906.jpg

脱硝系统采用选择性催化还原法(SCR),脱硝装置采用高尘型工艺,设置两台SCR反应器,布置在省煤器和空预器之间。为了达到SCR脱硝装置最低连续喷氨温度的要求,对省煤器进行了分级改造。

延伸阅读:

SCR脱硝系统分区控制式喷氨格栅的优化

氨水蒸发器在SCR脱硝装置上的运用

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