登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
摘要:选择性催化还原(ive catalytic reduction, SCR)烟气流场和NOx浓度分布不均匀,导致现有NOx在线监测系统单点测量结果代表性差和多点混合测量结果无法满足喷氛的分区调整控制,且难以为精准喷氨提供:可靠的数据支持,极大制约SCR在线优化水平的提高,为此研发了烟气NO浓度分布在线监测系统。首先依据喷氨区布置由多组网格化取样探头组成的取样分区,以巡回检测的方式实现SCR出口双侧烟道全截面的NO浓度分布在线监测;继而同步得到各测点截面NO与O2混合浓度值、截面浓度相对标准偏差、浓度分布云图及NO, O2, CO浓度侧量值等信息;最后将该系统所测数据应用于SCR运行在线优化,而且结合喷氨调节阀的自动控制,进一步实现喷氨的动态分区智能控制,提升SCR运行在线优化水平,严格控制氛逃逸,降低空预器堵塞、引风机电耗增加甚至腐蚀等风险。该系统已在某电厂700 MW机组上进行成功应用。
氮氧化物是主要的大气污染物之一,其大量排放加剧了酸雨、光化学烟雾、区域细粒子危害以及灰霾等污染的形成,对人类的健康和生存造成了极大的危害。据统计,2017年我国发电装机容量为1. 77703 TW,其中火电装机容量为1. 10604TW,占总装机容量的62. 24%。火电仍旧是我国电力供应的主要形式和大气污染物的主要排放来源,是实施主要污染物总量控制的重点领域之一。国家发改委、环保部和国家能源局联合发布了《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014-2020年)》,明确提出东部地区新建燃煤机组的大气污染物排放浓度基本达到燃气机组排放限值,其中氮氧化物排放浓度(指质量浓度,下同)不高于50 mg/m3。近年来部分地方提出了更高的排放标准,北京市《锅炉大气污染物排放标准》(DB 11/139-2015)和郑州市《2017年大气污染防治攻坚行动方案》均要求新建锅炉NOx二排放低于30 mg/m3。陕西环保厅要求省内西安、宝鸡等五市的燃气锅炉进行低氮排放改造,保证NOx二排放低于30 mg/m3。《深圳市大气质量环境提升计划(2017-2020 )》要求新建燃气发电机组配套低氮燃烧器及选择性催化还原(ive catalytic reduction, SCR)脱硝设备,将NOx二排放控制在15 mg/m3以下,2020年底前全市现有燃气发电机组通过低氮燃烧器或SCR改造,将E级和F级发电机组NOx二排放分别控制在25mg/m3和15 mg/m3以下。综上所述,为持续实施大气污染防治行动,打赢蓝天保卫战,我国将会在坚持源头防治的基础上不断提高污染物排放标准。
脱硝系统超低排放改造是目前燃煤电厂严格控制NOx二排放的主要措施,其主要集中于增加催化剂层数、低氮燃烧器改造、烟道流场优化以及喷氨调整等方面。国内多数燃煤企业已通过完成低氮燃烧器改造来降低NOx二生成量而脱硝系统超低排放改造主要选择装填备用层催化剂提高脱硝系统效率的方案来满足NOx二排放环保标准要求;但简单地通过增加催化剂用量提效后,会造成脱硝出口NOx二浓度分布不均匀、局部逃逸氨浓度超过设计值和空气预热器堵塞严重等问题,需要进行脱硝诊断优化试验,依据实际情形进行流场和喷氨优化调整。由于运行工况的复杂变化,离线的脱硝诊断优化调整的时效性难以长时间保持。上述脱硝系统超低排放改造的重点放在了提高脱硝效率和达标排放上,而忽略了脱硝自动调节控制品质对SCR脱硝系统运行稳定性和经济性的影响。诸多学者对脱硝自动调节控制、提升SCR在线优化水平做了相关研究工作,通过对喷氨均衡优化自动控制,有效减少企业氨耗量,节省机组运行电耗,降低空气预热器堵塞风险,提高了系统运行稳定性和可靠性,实现了较好的经济效益。SCR脱硝自动调节控制的关键在于获得代表性强的SCR出口NOx二浓度分布结果,通过结合锅炉运行的主要参数,有效指导各分区喷氨调整优化。但现有的NOx二在线监测系统大多是采用单点或者多点取样混合之后的测量模式,尤其是烟道截面尺寸较大时,NOx二浓度分布较为不均匀,单点测量结果代表性差,多点混合测量结果无法满足喷氨的分区调整控制和无法实现基于NOx二浓度分布的精细化喷氨调整。
因此,本文以满足动态的喷氨分区调整和SCR运行在线优化需求为目标,研发SCR出口烟气NOx二浓度分布在线监测系统,并在燃煤电厂进行应用示范。该系统的应用可以显著提升SCR运行在线优化水平,为企业建立控制和降低氨逃逸、空预器堵塞、引风机电耗增加甚至腐蚀等风险的有效解决方案,提供重要的数据支持和技术支撑。
1系统总体设计
由于SCR烟道是高温、高湿、高粉尘的测量环境,烟道原位测量方式存在稳定性差、可靠性低等问题。因此,本系统采用烟气取样、预处理、再测量的方式;同时为了解决现有NOx二在线监测系统单点测量结果代表性差和多点混合测量结果无法满足喷氨的分区调整控制的问题,本系统依据喷氨分区分布特点在A侧和B侧烟道各划分为5个取样分区,每个取样分区对应有长度不同的3根高温取样探头,共组成30路独立的网格化取样管路,有效保证系统所测量结果能够表征SCR烟道内NOx二浓度分布的真实情况。该系统主要由烟气采样、智能控制和烟气浓度分析模块等3个部分组成,如图1所示。SCR出口待测烟气在取样泵作用下,进人网格化布置的高温取样探头中,经过取样伴热管线送人智能控制柜,由智能控制柜按照设定的逻辑控制模式,基于电磁阀控制切换至特定测量管路后,待测烟气流人冷却器冷却,最后送往烟气分析仪,剩余烟气及分析废气排人烟道。通过全巡回(A侧和B侧)检测模式,在20 min内依次获得2个侧烟道共30个测点的NO, O2, CO浓度,进而获得烟道内各气体浓度全截面分布的时空信息;通过单巡回(A侧或B侧)检测模式,在10min内依次获得各烟道15个测点的NO, O2, CO浓度,进而获得单侧烟道内各气体浓度截面分布的时空信息;通过自定义检测模式,可获得所选测点NO, O2, CO浓度值。此外,单侧烟道15路取样烟气通过汇流管混合后,由另一台烟气分析仪依次检测获得单侧烟道的NO和O2混合浓度值。
图1 NOx浓度分布在线监测系统示意图
2系统组成
2. 1烟气采样模块
烟气采样模块主要包括高温采样探头和取样伴热管线,其中高温采样探头布置如图2所示,依据喷氨分区分布特点,对应布置取样分区。2个烟道各划分5个取样分区,A侧和B侧烟道共有10个取样分区,在每一个取样分区采用网格化取样的方法,设置3个由固定支架支撑且表面有保护套管的高温采样探头,深人烟道的长度分别为8. 5 m、5. 5 m和3. 1 m(分别记为a, b, c),共组成30个独立的网格化取样点(分别由1a-10a、1b-10b、1 c-10c表示)。取样伴热管线采用电伴热的方式保持管内温度控制在100~110℃,使得烟气中的水分子保持蒸汽状态,防止水结露与SO2生成酸。
图2烟气取样探头布置示意图
2. 2智能巡回控制模块
智能巡回控制模块主要由PLC、继电器、电磁阀和取样管线等部件组成。其中智能控制柜中的取样管线布置如图3所示,图3中1 a-10c为各取样分区对应的取样管路,1A-30B为控制各管路通断的电磁阀。待测烟气通过取样探头取样,由伴热取样管线输送人智能控制柜中,之后在管路末端一分为二:一路通过电磁阀控制切换通向烟气分析仪1,获得各测点的NO, O2,CO浓度值;另一路流人各侧烟气对应的汇流排中,每侧巧路烟气在汇流排中充分混合之后通向烟气分析仪2,获得各侧烟道NO和O2混合浓度值。
通过上位机监控界面选择所需检测模式,基于PLC控制器控制各路电磁阀的开闭,使得烟气分析仪分析的气体是所设定测量的某一测点取得的气体或某一侧烟道所有测点的混合气体。各测点之间的巡回检测时间间隔约30 s,实现了多点测量的近似同时性。巡回检测模式有如下4种:
a)顺序巡检。设定顺序巡检,系统自动巡回测量A侧和B侧1-10取样分区全部取样点,即从1a测点开始,到10c测点结束,共测量30个测点NO, O2, CO浓度值,同时分别获得A侧和B侧烟道各15路气体NO和O2的混合浓度值。
b)A侧巡检。设定A侧巡检,系统只对A侧烟道的15个测点巡回检测,即从1a测点开始,到5c测点结束,共测量A侧烟道15个测点NO,O2, CO浓度值,同时获得A侧烟道15路气体NO和O2的混合浓度值。
c)B侧巡检。设定B侧巡检,系统只对B侧烟道的15个测点巡回检测,即从(a测点开始,到10c测点结束,共测量B侧烟道15个测点NO,O2, CO浓度值,同时获得>3侧烟道15路气体NO和O2的混合浓度值。
d)自定义巡检。设定自定义巡检,可以根据SCR脱硝系统运行需要,选择单个或部分测量点及其巡回检测顺序,获得所选测点NO,O2, CO浓度值和相对应烟道NO和O2的混合浓度值。
2. 3烟气分析检测模块
气体浓度检测模块选用西门子公司的ULTRAMAT23(简称U23)气体分析仪,以测量NO浓度为主,同步测量CO和O2浓度,为后续精细化喷氨和燃烧优化调整提供数据支持和技术支撑。U23测量范围分别是:NO为0~500 mg/m3;CO为0~5 000 mg/m3; O2为0一25%(体积分数)。浓度测量线性误差小于等于士1%满量程;重复性小于等于士1%满量程;稳定性小于等于士1%满量程。
图3取样管线布置示意图
3系统应用
3. 1应用对象概况
广东某电厂的700 MW火力发电机组,选用日本三菱重工生产MB-FRR型的亚临界参数、一次中间再热、四角切圆燃烧、固态排渣、倒U型全露天布置、高强度螺栓全钢架悬吊结构的控制循锅炉。每台锅炉配备2个SCR脱硝反应装置,催化剂采用“2+1”模式布置,选用类型为蜂窝式催化剂,设计脱硝效率不低于80%,氨逃逸不大于3mg/m3。实际燃用煤质特性见表1,其中Mar、Var、A ar 、FCar、Car 、Har、Oar、Nar和Sar分别为收到基全水分、挥发分、灰分、固定碳、碳分、氢分、氧分、氮分和硫分。
表1煤质特性数据
3. 2在线监控
系统监控主界面主要包括检测模式控制设置、取样探头反吹控制设置和浓度监测结果显示等3个部分。在检测模式控制设置中可实时设置检测模式、测量等待时间等参数,其中测量模式有顺序测量、A侧或B侧巡回以及自定义测量等,测量等待时间是指测点之间测量时间间隔。浓度监测结果以表格和浓度云图的方式实时显示,运行人员可实时获知烟道截面内NO, O2, CO浓度分布情况。此外,还将显示各侧烟道的浓度相对标准偏差和NO和O2的烟道混合浓度值等信息,供运行人员根据巡回检测结果手动或自动调整喷氨控制。
3. 2. 1浓度数据表格
表2和表3为某一巡回周期内SCR出口烟道截面上NO(mg/m3), O2(%)和CO ( mg/m3)浓度检测结果。其中该段时间内,锅炉负荷变化最大值为481. 89 M W、最小值为4(5. 7( MW、平均值为473. 84 MW、相对标准偏差为1. 38%,锅炉负荷变化较为稳定。可以看出,A侧和B侧的各气体浓度相对标准偏差偏大,且A侧小于B侧,其中A侧NO浓度相对标准偏差为32. 13%, NO浓度最大值为25 mg/m3、浓度最小值为11 mg/m3,烟道混合浓度值为15 mg/m3。B侧NO浓度相对标准偏差为64. 68%,最大浓度为27 mg/m3、最小浓度为3 mg/m3,烟道混合浓度值为15 mg/m3.从本次巡回检测结果来看,2个SCR烟道在该段时间内NO浓度分布的均匀性较差,尤其5,和7号取样分区的NO浓度过低。
表2某一巡回检测周期内浓度检测结果
表3某一巡回检测周期内浓度检测统计结果
3.2.2浓度云图
为了让运行人员更直观地观察气体浓度在烟道内的分布情况,可通过系统监控主界面选择查询图。图4一图6分别为某一巡回周期内的NO, O2,CO浓度分布云图,其所属时间段和对应锅炉负荷变化情况同上。对比图4和图6可以看出:在该检测周期内,NO浓度高的地方,CO浓度小;反之,CO浓度小的地方,NO浓度较高,二者浓度存在着一定反比例关系。同样,对比图5和图6可以看出:O2和CO浓度也存在着一定反比例关系。
图4某一巡回检测周期内A侧和B侧NO浓度分布云图
图5某一巡回检测周期内A侧和B侧02浓度分布云图
图6某一巡回检测周期内A侧和B侧CO浓度分布云图
3. 3数据报表与在线查询
系统对采集到的信息进行实时处理与统计,以数值的方式进行数据存储,并以4~20 mA的模式输送至DCS进行显示和存储。通过组态化的数据报表与查询分析组件,支持各类数据报表的生成和查询,同时还支持实时数据查询、历史数据查询及自定义查询等功能。其中,实时数据查询可在线查看各测点浓度和各侧烟道混合的NO浓度值历史变化曲线,如图7所示。通过各网格点测量值的历史曲线,运行人员可以十分直观地了解SCR烟道内NO浓度持续偏高区域和持续偏低的区域,通过手动或自动喷氨阀调整,从而将SCR出口NO二浓度分布偏差保持在合理范围,严格控制氨逃逸,降低空预器堵塞、引风机电耗增加甚至腐蚀等风险。此外,系统可通过设置NO二浓度阑值,实现分区氨逃逸自动预警。
图7历史浓度曲线查询示意图
3. 4监测数据对比
本文选用1d内A侧和B侧烟道NOx混合浓度值与烟囱处NO二排放浓度值进行了对比,如图8所示。可以看到该段时间内A侧和B侧烟道NOx混合浓度值变化较为接近,二者整体上大于烟囱NO二排放浓度,但三者的变化趋势基本一致;因此,本系统所监测结果能够较为真实地反映烟囱处NO二排放浓度变化。此外,三者的变化趋势与负荷变化的相关性较弱。
图8 1 d内NOx排放浓度对比图
4结束语
本文研发的NOx二浓度分布在线监测系统已在某700 MW机组应用示范。实际运行结果表明:能够对双侧烟道30个网格化独立取样点烟气的NO,O2, CO浓度实现20 min为一周期的巡回检测,实现SCR出口烟气组分的浓度全截面分布在线监测,并同步获得各侧烟道烟气混合测量浓度值、浓度截面分布的相对标准偏差和浓度分布云图等信息,可供运行人员根据在线监测结果进行手动调节或结合喷氨调节阀的自动调节,完成喷氨的动态分区智能控制。该系统的应用可以为SCR运行优化提供可靠的NO二浓度分布在线监测数据,显著提升SCR运行在线优化水平,严格控制氨逃逸,降低空预器堵塞、引风机电耗增加甚至腐蚀等风险。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
4月7日,河北廊坊220千伏刘其营变电站瓦斯气体在线检测装置通过验收确认,标志着廊坊电网首台瓦斯气体在线检测装置成功挂网。传统的变压器气体继电器无法分析轻瓦斯产生气体成分。一旦产生瓦斯气体,需要供电员工前往变电站现场采集气体进行分析,存在时效性差的问题。冀北廊坊供电公司联合设备厂商研
3月28日,广西电网贵港桂平供电局联合桂平市森林消防队开展人身风险演练,模拟林区电力设施附近发生山火,协同开展应急处置。在清明前,该局组织党员服务队对辖区内跨越山林的10千伏配电线路开展巡视13条次,清理配电线路周边区域柴草等易燃物11处,全力以赴防山火于未“燃”。清明将至,也是春耕时节
为深入贯彻绿色发展理念,进一步加强能耗在线监测系统建设工作,福建省节能中心联合厦门市工业绿色发展中心,于3月18日下午成功举办能耗在线监测系统专题培训。全市已建系统的企业相关负责人和节能服务机构等近70人参会。会上,福建省节能中心高级工程师林晨详细介绍了能源利用状况报告填报及能耗在线
3月14日,上海市生态环境局、市住房城乡建设管理委、市交通委关于印发《上海市扬尘在线监测数据执法应用规定》的通知,本规定自2024年3月15日起实施,有效期至2029年3月14日。本规定所称扬尘在线监测设施,是指对易产生扬尘的建筑施工、物料存放、混凝土搅拌、码头物料装卸等过程(以下简称施工或作业
近日,福建省节能中心、福州市节能监测中心联合举办2024年福州市重点用能企业节能业务培训,这是今年福建省针对重点用能企业节能业务的首场培训会。福州各县(市)区工信部门、节能中心、重点用能企业、节能服务机构代表以及福建银行业协会金融专家等近300人参会。培训会重点围绕能源利用状况报告填报
国网重庆市电力公司2024年新增第一次物资公开招标采购推荐的中标候选人公示招标编号:2024WA
1月26日,上杭山地森林植被、土壤、流域碳汇精准计量在线监测平台设备采购公开招标,预算金额607.2万元。上杭山地森林植被、土壤、流域碳汇精准计量在线监测平台设备采购公开招标公告项目概况受福建师范大学委托,福建省金丰招标代理有限公司对[350001]FJJF[GK]2024001、上杭山地森林植被、土壤、流域
广东电网公司2023年生产专业仪器仪表专项招标(变压器油中溶解气体在线监测系统检定仪、变压器瓦斯继电器校验平台、变压器绕组变形仪等物资)中标候选人公示(招标编号:CG0300022001663575)公示开始时间:2024-01-25公示结束时间:2024-01-29
2023年11月1日,上虞分局执法人员在污染源自动监控专项执法检查中发现,位于上虞区曹娥街道的绍兴某制造有限公司污水站正在运行,污水外排口正在排放污水,有一根红色软管自消防用水口连接处向二沉池溢流沟泵入清澈透明的水,涉嫌外排废水稀释排放的嫌疑。执法人员立即深入现场,对该企业污水站运行状
北极星输配电网获悉,1月4日,泉州市人民政府办公室发布关于印发《泉州市新型基础设施建设三年行动计划(2023-2025年)》(以下简称《计划》)的通知。《计划》指出,实施智慧能源工程。加快电网在线监测终端全覆盖,推行有序充电站+储能模式,推进一体化“互联网+充电设施”建设。到2025年,全市全自
12月22日,在宁夏银川供电公司生产管控中心监控大厅内,该公司变电运维中心监控员姚石慧用5分钟完成了对供区内80座变电站气体绝缘全封闭组合电器(GIS设备)气压值等数值的检查,精准掌握GIS设备运行状况。GIS设备通常使用六氟化硫气体作为绝缘介质和灭弧介质。气压值是判断GIS设备运行状况的重要数值
生产力是人类社会存在和发展的基础,是推动历史前进的决定力量。对于生产力,有很多不同的解读角度。2023年9月总书记在黑龙江考察调研期间首次提到新质生产力的概念;今年3月,“大力推进现代化产业体系建设,加快发展新质生产力”被正式写入政府工作报告;同期全国两会更是传递出以新质生产力推动高质
中国招标投标公共服务平台发布山西金隅冀东环保科技有限公司二线窑超低排放改造综合治理项目中标候选人公示,河北省建筑材料工业设计研究院有限公司排名第一,投标报价2090.8888万元。本工程包含招标单位预热器C1筒改造和水泥生产线窑尾烟气新建SCR脱硝系统,新建SCR脱硝系统采用高温高尘SCR脱硝技术,
中国招标投标公共服务平台发布三河康恒再生能源有限公司三河市生活垃圾焚烧发电PPP项目烟气系统提标技改项目中标候选人公示,山东淄建集团有限公司预中标,投标报价3110万元。本项目是在已建成工程上进行烟气系统提标改造,需要增加PNCR系统SCR系统、烟气余热利用系统、小苏打研磨喷射系统以及相应的土
中国招标投标公共服务平台发布中国铁路物资安徽铁鹏水泥有限公司日产4500吨熟料生产线烟气脱硝改造项目工程总承包(EPC)招标公告,该项目以满足超低排放标准为目的,采用高尘SCR脱硝工艺。
伟拓招标采购交易平台发布山西双良鼎新水泥有限公司环保超低排放SCR脱硝技改项目EPC总承包中标候选人公示,山东国舜建设集团有限公司(牵头人)、山西格盟普丽环境股份有限公司联合体预中标,报价1456万元。本山西双良鼎新水泥有限公司环保超低排放SCR脱硝技改项目EPC总承包(招标项目编号:M1400000026
中国招标投标公共服务平台发布首钢通钢公司150吨锅炉脱硫脱硝项目中标候选人公示,中标候选人第1名为山东泰开环保科技有限公司,投标报价为EPC:5805.5600万元;运维8.99元/吨。该项目计划为三台150吨锅炉,每台炉新建一套脱硫除尘脱硝系统。采用超细钙粉干法脱硫+布袋除尘+中温SCR脱硝工艺。
中国招标投标公共服务平台发布葛洲坝水泥(当阳、宜城)窑尾烟气SCR脱硝改造总承包项目招标公告,该项目需为国葛洲坝集团水泥有限公司所属当阳公司新建两套窑尾烟气SCR脱硝系统,所属宜城公司新建一套窑尾烟气SCR脱硝系统。1.招标条件葛洲坝水泥(当阳、宜城)窑尾烟气SCR脱硝改造总承包项目已由立项审
2024年4月18-20日,由中国环境科学学会、全联环境服务业商会、慕尼黑博览集团与中贸慕尼黑展览(上海)有限公司共同主办的亚洲旗舰环保展——第25届中国环博会在上海盛大举行。本届展会汇集了27个国家及地区的2457家企业参展,启用了新国际博览中心全部17个展馆,在近20万平方米的展示空间内,集中展示
中国招标投标公共服务平台发布内蒙古景祥热力有限责任公司集中供热超低排放工程改造项目(二次)招标公告。本项目主要针对公司3台58MW锅炉进行技术改造,其中,脱硝改造包括新建三套锅炉的SNCR+SCR脱硝设施设备(#1、#2锅炉共用一套SCR装置);每台锅炉安装一套除尘改造包括更换两套布袋除尘器滤袋袋笼及
鞍钢智慧招投标平台发布鞍钢股份炼铁总厂5高炉热风炉烟气脱硫脱硝项目BOT总承包招标公告,项目预算108806000元,决定对5#高炉热风炉新建一套烟气脱硫除尘脱硝装置,达到超低排放标准。针对本项目的烟气特点及经济性的对比分析,工艺选择“低温SCR脱硝+固定床脱硫”的工艺方案。1.招标条件本招标项目炼
黑龙江省公共资源交易网发布黑河市热电有限责任公司2台116MW热水锅炉超低排放改造项目EPC总承包招标公告,该项目改造内容包括锅炉低氮燃烧改造+SNCR/SCR联合脱硝+除尘器系统改造+引风机系统改造+脱硫系统改造+烟囱防腐,预算5160.5万元。1.招标条件本招标项目黑河市热电有限责任公司2台116MW热水锅炉超
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!