SCR對脫硝效率及SO_2轉(zhuǎn)化影響分析_百度文庫

1、第 24卷第 5期 電 力 科 學(xué) 與 工 程 Vol.24, No.52008年 7月 Electric Power Science and Engineering Jul., 200817收稿日期 :.SCR 對脫硝效率及 SO 2轉(zhuǎn)化影響分析王杭州(廈門華夏電力公司,福建 廈門 361026文獻標(biāo)識碼:A0引 言NO x 作為燃煤電廠的主要污染物之一, 在煙塵與 SO 2污染逐步得到控制后, 正日益引起環(huán)保方面的重視。 影響選擇性催化還原(SCR 系統(tǒng)的因素多(煙氣條件、排煙條件、 FGD 裝置、空氣預(yù)熱器、 ESP 等設(shè)備 ,投資大,運行成本高,因此, 對 SCR 系統(tǒng)進行現(xiàn)場性能分析

2、, 對于了解 SCR 系統(tǒng)內(nèi)流體流動、 傳質(zhì)傳熱、 節(jié)能降耗具有重要的意義。 SCR 系統(tǒng)各種參數(shù)(脫硝效率、 NO x 濃度、 煙氣流量與溫度等之間有著非常緊密的聯(lián)系, 其中 的脫硝效率是所有參數(shù)中最關(guān)鍵、 最核心的因子。 參數(shù)之間、 注氨格柵以及煙氣流體分布的優(yōu)化與調(diào)整,對 SO 2的轉(zhuǎn)化率的程度等,對整套 SCR 系統(tǒng)的科學(xué)與經(jīng)濟運行有著重要的促進作用。本文通過 300MW 機組脫硝的性能試驗 , 測試SCR 脫硝效率及 NO x 濃度及其分布試驗, 并對 SO 2轉(zhuǎn)化成 SO 3影響進行測試分析, 探討與分析煙氣脫硝工程性能試驗所采用的方法、 手段及評價依據(jù)。 1樣品的采集與測試測試方

3、法總體描述為:在每臺 SCR 反應(yīng)器的 進出口煙道截面上,采用網(wǎng)格法(進口 28點,出 口 20點逐點采集煙氣樣品,用 NGA2000多功 能分析儀測量煙氣中的 NO 與 O 2,以此來獲得每 臺反應(yīng)器的脫硝效率。 為了分析煙氣通過催化劑后 的 SO 2/SO3轉(zhuǎn)化率, 需要用化學(xué)法在省煤器出口和 SCR 反應(yīng)器出口煙道同時采集煙氣樣品。通過在 每臺反應(yīng)器出口 5點煙氣取樣, 來分析煙氣中的氨 逃逸濃度。 1.1SCR 設(shè)計參數(shù) (見表 1 每臺鍋爐配備 2臺三分倉容克式空氣預(yù)熱器。 在省煤器與空預(yù)器之間,由上海電氣石川島電站環(huán) 保工程有限公司設(shè)計安裝了兩臺高灰型 SCR 煙氣 脫硝裝置。脫硝

4、反應(yīng)器采用“ 2+1”的催化劑布置 模式, 初裝兩層美國康寧公司提供的蜂窩型催化劑 (節(jié)距 7.0mm , 22×22孔,壁厚 0.8mm 。每層 催化劑上方安裝 3只半伸縮式蒸汽吹灰器。 SCR反應(yīng)器入口安裝了格柵式噴氨系統(tǒng), 每臺反應(yīng)器設(shè) 置 9只手動調(diào)節(jié)閥, 采用分區(qū)調(diào)節(jié)的方式來控制噴 氨后的 NH 3/NO分布。 噴氨的均勻性是保證良好脫硝效率及減少氨逃 逸率的關(guān)鍵。為保證噴氨的均勻性,每個 SCR 反 應(yīng)器設(shè)有 9×3根伸入煙道的注氨支管。每根支管 上有 10個不銹鋼噴頭,即 27根注氨支管與 270個 噴嘴組成了注氨格柵 (AIG (見圖 1 ,均勻地分 布在

5、SCR 進口側(cè)煙道的截面上。另外,在注氨支 管上設(shè)置了流量調(diào)節(jié)閥、 節(jié)流孔以及差壓計, 用于調(diào)整注入氨量的均勻性。 1.2NO x 與 O 2濃度測量 在每臺 SCR 反應(yīng)器的進出口煙道截面上,采 用網(wǎng)格法(進口 28點,出口 20點逐點采集煙電 力 科 學(xué) 與 工 程182008年氣樣品。 用 NGA2000多功能分析儀測量煙氣中的 NO 與 O 2, 以此來獲得每臺反應(yīng)器的脫硝效率。 為 了分析煙氣通過催化劑后的 SO2/SO3轉(zhuǎn)化率, 需要 用化學(xué)法在省煤器出口和 SCR 反應(yīng)器煙道出口同時采集煙氣樣品,以分析 SO2與 SO 3濃度。此外, 每個試驗工況都采集了入爐煤和飛灰 (空預(yù)器出

6、口 撞擊灰樣品。在每臺 SCR 反應(yīng)器的進口和出口 煙道截面,采用等截面網(wǎng)格法(進口 7×4,出口 5×4布置煙氣取樣點(圖 2 , 分析各采樣點煙氣中的 NO 與 O2含量,從而獲得煙道截面的 NO 與 O 2分布, 并計算每臺反應(yīng)器的脫硝效率。 每臺 SCR 反應(yīng)器的進出口均已安裝了 NO 和 O2濃度在線分 析儀。通過測量煙道截面的 NO 與 O2濃度分布, 可找出在線監(jiān)測分析儀的顯示值與實際 NO 與 O 2濃度之間的關(guān)系, 以此來連續(xù)監(jiān)測每個試驗工況期 間的脫硝效率波動。煙氣中的 NO 濃度的測量參考美國 EPA-7E 標(biāo) 準(zhǔn)。 采用 ROSEMOUNT 公司的

7、NGA2000型煙氣 分析儀逐點測量。 首先用不銹鋼管將煙氣引出至煙 道外, 然后經(jīng)過水洗除塵、 除氨器除氨、 煙氣預(yù)處 理裝置清潔、除濕、冷卻,最后接入 NGA2000型煙氣分析儀進行分析。 NOx 取樣與分析系統(tǒng)見圖 3。每個試驗工況結(jié)束后,根據(jù)各取樣點的 NO 與表 1SCR 裝置的設(shè)計參數(shù)項目 單位 數(shù)據(jù) 備注 煙氣流量 t/h1305m 3/h1010466濕基 NO x (干基 mg/m3180(首期 , 45(遠(yuǎn)期 脫硝效率 %60(首期 , 90(遠(yuǎn)期 100%ECR NH 3 逃逸m 過濾器8L/h采樣泵冷凝器蠕動泵超細(xì)過濾器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)煙道模擬信號多通道煙氣分析儀NOOCO

8、氨管調(diào)節(jié)閥流量計煙道噴嘴省煤器SO注氨 空預(yù)器 王杭州 SCR 對脫硝效率及 SO 2轉(zhuǎn)化影響分析 第 5期 19O 2濃度,將 NO 修正到 6%氧量下,加上 5%NO2, 可獲得各取樣點的 NO x 濃度。1.3SO 2/SO3轉(zhuǎn)化率在脫硝反應(yīng)器的進出口煙道同時測量 SO 2和 SO 3濃度,可獲得煙氣通過 SCR 反應(yīng)器后的 SO 2/SO 3轉(zhuǎn)化率。 在每臺反應(yīng)器的入口水平煙道選擇兩 個煙氣取樣孔, 采用圖 4所示系統(tǒng)同時采集 SO 2與 SO 3樣品。 在反應(yīng)器出口水平煙道選取兩個煙氣取 樣孔, 也采用圖 4所示系統(tǒng)采集 SO 3樣品。 用離子 色譜儀分析所采集樣品中的硫酸根離子濃度

9、, 可折 圖 4SO 2/SO3采樣系統(tǒng)示意圖 測點測點算出煙氣中的 SO 2, SO 3濃度。 SO 2/SO3轉(zhuǎn)化率的計算公式如下:SO 2,exSO 3,inSO 2,in(1式中SO 3,ex為 SCR 反應(yīng)器出 口的 SO 3平均濃度, SO 3,in 為 SCR 反應(yīng)器入口 的 SO 3平均濃度, SO 2,in 為 SCR 反應(yīng)器入口的SO 2平均濃度,電 力 科 學(xué) 與 工 程202008年 煤器出口煙氣溫度只有 364與 348。 這不僅降低了催化劑的反應(yīng)活性, 而且抑制了煙氣通過催化劑時 SO2向 SO 3的轉(zhuǎn)化。表 5SO 2/SO3 轉(zhuǎn)化率測試結(jié)果表 示 。 所 有 空

10、 間 點 上 X i 的均方差用 式中= 1m10917.78.239系統(tǒng) 423.76.239.616.3 SSCR 脫硝反應(yīng)而言是非常不利的。因為 SO 3可以 和煙氣中的水以及 NH3反應(yīng),從而生成硫酸氨和 硫酸氫氨。而這些硫酸鹽 (尤其是硫酸氫氨 可以 沉積并集聚在催化劑表面。 在溫度為 200290的范圍內(nèi),煙氣中的氨與 SO3和 H 2O 反應(yīng)生成硫酸 氫氨(NH4HSO 4 :NH 3+SO3+H2O=NH4HSO 4為防止這一現(xiàn)象的發(fā)生, SCR 反應(yīng)的溫度至 少要高于 300。當(dāng)火電廠 SCR 裝置投運之后, 為保持 SCR 裝置高效、經(jīng)濟、安全的運行,對噴 氨格柵的調(diào)整、

11、催化劑的管理和控制氨逃逸量就將 成為火電廠主要的工作。3結(jié) 論(1 SCR 系統(tǒng)的性能考核標(biāo)準(zhǔn)主要集中在脫硝率以及出口 NOx 的濃度偏差系數(shù) C v 兩個指標(biāo)上。 雖然 SCR 脫硝效率達到性能要求,但往往在調(diào)試 初期 NO x 的濃度偏差系數(shù) C v 過大,甚至隨運行時間 Cv 也可能會變大。調(diào)試時可通過調(diào)整各噴氨支 管的手動節(jié)流閥進行細(xì)調(diào),使出口 NOx 濃度控制 在允許偏差之內(nèi)。(2控制氨逃逸對鍋爐安全經(jīng)濟運行非常重 要:氨逃逸率增加,一方面造成運行成本增大,另 一方面逃逸氨與 SO3和 H 2O 反應(yīng)生成硫酸氫氨 (NH 4HSO 4 機會增加, 易造成鍋爐后續(xù)設(shè)備積灰、 堵塞等。(

12、3 提高脫硝率可能會造成氨逃逸的增加。 在 保證脫硝率達到要求時,同時要控制氨逃逸。(4 SCR 反應(yīng)器入口煙氣溫度低,致使 SO 2/ SO 3轉(zhuǎn)化率相對較低。 但在溫度低至 200290的 范圍內(nèi),煙氣中的氨與 SO3和 H 2O 反應(yīng)生成硫酸 氫氨(NH4HSO 4 。因此運行中,重視 SO 2/SO3轉(zhuǎn) 化率同時,要保證 SCR 入口煙溫在合格范圍內(nèi), 溫度過高或過低都不可取。參考文獻:1岑可法 . 鍋爐燃燒試驗研究方法及測量技術(shù) M . 北京:水利電力出版社, 1995.2Rogers K J, Nolan P S. SCR reactor performance profiling

13、 and results analysis C .The U.S.EPA/DOE/EPRICombined Power Plant Air Pollutant Control Symposium, 2001.20-23. 3Sayre A N , Milobowski M G. V alidation of numerical models of flow through SCR units C . EPRI-DOE-EPA Combined Utility Air Pollutant Control Symposium, 1999.16-20.王杭州 SCR 對脫硝效率及 SO2轉(zhuǎn)化影響分析

14、 第 5期 21Analysis of SCR Impact on Denitration Efficiency and SO 2TranslationWang Hangzhou(Xiamen Huaxia Power Company, Xiamen 361026, China Abstract:Through 300MW denitration performance test, SCR denitration efficiency was tested and the impact ofSO 2to SO 3was analyzed in this paper. The ways, means, and evaluation reference