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机组低负荷SCR脱硝效率影响分析及对策

北极星环保网来源:神华科技 靖长财2018/5/29 11:06:21我要投稿
  关键词:烟气脱硝 氨逃逸 SCR

北极星环保网讯:1前言 上世纪70年代日本建立了第一个SCR脱硝示范工程,紧接着在80、90年代,欧美发达国家也将此技术投入了工业应用,脱硝效率就已经达到了85%以上。随着国家大气环境标准要求提高,燃煤发电厂在采用低氮燃烧技术基础上,锅炉尾部在省煤器与空预器之间安装SCR脱硝装置,来进一步控制氮氧化物排放,针对机组参与电网调峰。

例如,某600MW机组锅炉实际运行省煤器吸热量较强,夏季660MW负荷,满足SCR催化剂允许温度400℃,而冬季400MW负荷,省煤器出口烟温为296℃,不满足SCR催化剂允许温度300℃的下限要求。为此,针对机组低负荷排烟温度低,对烟气脱硝效率影响进行了分析,对6种方法进行了技术分析,提出了推荐方案的次序,供有关制造、设计、运行单位参考。

2烟气温度对机组脱硝效率影响分析

影响脱销效率的因素有:烟气温度、烟气成分、烟气量、氨氮混合比、氨与烟气混合效果等。在保持供氨量及烟气量不变的工况下,脱硝效率随着SCR进口NOX浓度的增加而降低。不同的催化剂的结构类型,对相同工况下的脱硝效率有着重要的影响因素。催化剂体积与其处理烟气量的能力有着直接关系,烟气量超过设计值会导致脱硝效率明显下降。

烟气成分烟气中的飞灰造成催化剂机械磨损,烟气中的CaO、碱金属及As2O3造成催化剂中毒。脱硝效率随着烟气停留时间的增加而增加,氨氮摩尔比在0.6~1.0之间时,脱硝效率随着氨氮摩尔比的增加而明显增加,氨氮摩尔比大于1.0时,脱硝效率趋于平衡。氨气在烟道中与烟气的混合效果,是选择性催化反应顺利进行的先决条件,如果氨气与烟气未能充分混合,要达到设计的脱硝效率,会导致催化剂的用量及氨逃逸率增加[1]。

其中,烟气温度是影响NOx脱除效率的重要因素之一。采用V2O5/TiO2作催化剂时,烟气温度对脱硝效率有较大的影响,图1为催化剂厂家提供的烟气温度与脱硝效率的关系曲线。

在370℃~430℃内,随着烟气温度的升高,催化剂的反应活性增加,脱硝效率逐渐增加;400℃时,脱硝效率达到最大值80%;烟温大于400℃时;随着烟温的升高脱硝效率反而降低[1]。

同时一方面,当烟气温度过低时,不仅会因催化剂的活性降低而降低NOx的脱除效率,而且喷入的NH3还会与烟气中的SOx反应,生成(NH3)2S04附着在催化剂的表面:另一方面,当烟气温度过高时,NH3会与02发生反应,导致烟气中的NOx增加。因此,在锅炉设计和运行时,选择和控制好烟温尤为重要。

根据氨逃逸率及硫酸氢氨生成浓度的不同,一般在150℃~230℃及以下温度,就可能在空预器相应低温区域发生结露,其腐蚀性极强,且温度越低时的结露的趋势越严重。与此同时,呈碱性的烟灰会迅速粘附其上,吸收酸露并生成水泥状附着物,很难清除。为防止腐蚀,空预器的中、低温区域采用了搪瓷换热片。以及温度低堵塞催化剂;而催化剂寿命有限,需定期更换,费用高,工作量大,废旧催化剂的后处理困难[2]。

3提高机组脱硝效率技术措施分析

根据技术资料分析和实际现场情况,目前保持脱硝效率,控制烟气温度的主要技术措施有,控制机组出力系数、设置省煤器旁路烟道、省煤器分两段设置、热水再循环、提高给水温度、省煤器流量置换旁路等。

3.1提高机组出力系数

机组装有SCR装置的大型火电机组维持在较高负荷运行,以保持脱硝反应温度一般在310℃~420℃进行,这是即经济又简单的最佳方法。

3.2省煤器分段设置

将锅炉的省煤器设计成两部分,其低温部分置于SCR出口侧,将SCR布置于烟气温度较高的区域,从而解决低负荷烟温过低无法运行的问题,见图2。新建机组建议采用此方法,技术改造要考虑空间位置和载荷,需要准确计算防止SCR入口烟气温度超过催化剂受用温度。这种方法烟气温度调节幅度20℃~50℃,对机组经济性无影响,运行维护简单方便。设备、基础结构投资为2000万~3000万元。

3.3省煤器设置旁路烟道

加装锅炉省煤器旁路烟道,见图3。在省煤器前直接引一部分烟气至SCR装置,提高低负荷下的SCR入口烟气温度,以维持其运行。这种方法的代价是投入使用时,影响锅炉效率,烟气温度调节幅度20℃~40℃,且对烟气挡板可靠性要求很高,设备和基础结构投资1300万~1700万元。

延伸阅读:

低氮燃烧与SCR脱硝技术相结合的改造

SCR脱硝工程建设中7个关键技术

SCR脱硝技术氨逃逸率高的原因及治理

SCR脱硝系统及氨区调试工法

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