SCR脫硝超低排放工程改造及性能評價

文章介紹了某電廠660mw 燃煤機組scr脫硝裝置的超低排放性能評估結果。在100%、75% 及50% 三個負荷工況下，對整個脫硝裝置進行超低排放性能評價分析。研究結果表明，通過對scr 脫硝裝置進行提效改造，可以顯著提升裝置的脫硝效率，達到超低排放的標準。

0 引言

氮氧化物(nox) 作為大氣主要污染物之一，會導致光化學污染、酸雨、臭氧層破壞以及溫室效應等環境問題，并威脅人類身體健康。為了使燃煤電廠氮氧化物的排放得到有效控制，國家環保部、發改委和能源局于2015年12月聯合發布了《全面實施燃煤電廠超低排放和節能改造工作方案》，要求所有具備改造條件的燃煤電廠到2020年底力爭實現超低排放，即氮氧化物排放濃度不高于50mg/m3(基準氧含量6% 條件下)。目前國內很多燃煤機組都面臨著脫硝超低排放工程改造的問題。

1 研究對象及內容

本文以某電廠660mw 機組為研究對象。該機組脫硝裝置采用scr 工藝，還原劑采用液氨蒸發方案。超低排放改造前，在設計煤種及校核煤種、鍋爐最大工況(boiler maximum working condition，bmcr)、處理100% 煙氣量的條件下，脫硝系統運行時入口處nox含量600mg/nm3，出口處nox含量不大于100mg/nm3，脫硝效率不小于87%，未達到超低排放標準。該燃煤機組進行脫硝超低排放改造，對改造完成后的scr 脫硝超低排放工程進行評估，在100%、75% 及50% 三個負荷工況下，對整個脫硝設備進行超低排放性能評價分析。

2性能評估方法

分別在100％,75%及50%三個負荷工況下，用網格法測量scr反應器出人口no、濃度、煙氣流速、煙氣溫度及反應器出口氨逃逸的濃度分布。要求改造完成后，scr脫硝反應器出口處煙氣中no、含量不大于45mg/nm3,氨逃逸濃度不大于3ppm。主要測試儀器如表1所示。

3研究結果及分析

機組超低排放改造完成后，分別在100％,75%及50%三個負荷工況下，測得scr脫硝裝置反應器出人口 no、濃度值、煙氣溫度和煙氣流速，以及出口氨逃逸濃度值及偏差比較如表2所示。

表1 主要測試儀器

表2 scr脫硝裝置反應器出入口煙氣參數及偏差比較

三個工況下scr 脫硝裝置反應器出入口nox濃度分布如圖1所示，測試深度為a 端：1m，2m 及3m；b 端1.3m，2.3m 及3.3m。從結果中可以看出：脫硝裝置出口nox濃度總體分布較為均勻。高負荷下(660mw 與510mw)scr 入口nox濃度較高，平均值大于200ppm(410mg/m3)；出口濃度最大值為21ppm(約43.05mg/m3)， 低于超低排放限值50mg/m3，達到了超低排放的標準。滿負荷下scr 裝置的脫硝效率可達到92.2%，相比于改造之前(87%) 得到了顯著的改善。

圖1改造后scr脫硝裝置反應器出入口no?濃度分布，d為測試深度

反應scr脫硝裝置性能水平的另一重要參數是出口氨逃逸濃度，其值主要取決于脫硝反應器內噴氨流量分配、催化劑性能等因素，及其速度、溫度場。機組在超低排放改造后scr出口氨逃逸濃度如圖2所示，測試深度分別為0.5m及1.5m。從圖中可以看出，改造完成后，scr脫硝裝置反應器出口氨逃逸濃度較低，最大工況下出口nox濃度值均小于3ppm，滿足設計要求。

三個工況下脫硝裝置出人口煙氣溫度總體較高，低負荷時(50%負荷)基本能達到340℃，保證了脫硝裝置的穩定運行。脫硝裝置出人口煙氣溫度分布較為均勻，均小于最大絕對偏差10℃。

三個工況下脫硝裝置人口煙氣流速分布略有不均，相比于改造前有較大改善;而反應器出口煙氣流速分布比較均勻，總體優于人口值。這表明了scr反應器內部流場設計合理，對人口煙氣流速具有較好的調節作用。

圖2 改造后scr脫硝裝置反應器出口氨逃逸濃度，d為測試深度

4 結語

文章以某電廠660mw 機組為研究對象，針對該燃煤機組進行了scr 脫硝裝置的流場優化設計改造，并有如下結論：

(1) 高負荷工況下，機組脫硝入口氮氧化物濃度較高，大于400mg/m3。建議對低氮燃燒器進行優化調整，同時優化鍋爐燃燒方式(如二次風擋板開度、磨煤機運行方式等)，降低鍋爐燃燒氮氧化物的生成；

(2) 脫硝裝置出口nox濃度總體分布較為均勻，三個工況下scr 出 口nox濃 度 最 高 為21ppm(約43.05mg/m3)，滿 足 超低排放標準；脫硝效率也相比于改造之前得到了顯著的提高(92.2%vs.87%)；

(3) 脫硝裝置氨逃逸濃度值較低，滿足氨逃逸小于3ppm 的設計要求；

(4) 脫硝裝置出入口煙氣溫度分布較為均勻，均小于最大絕對偏差10℃；

(5) 脫硝反應器出口煙氣流速分布優于入口煙氣流速分布，表明裝置流場入口煙氣流速具有較好的調節作用；

(6) 機組在滿負荷下運行測得scr 脫硝裝置阻力與流場模擬結果相當，證明了模型的可靠性。以上結果均說明，使用流場優化對scr 脫硝裝置進行提效改造，可以顯著提升裝置的脫硝效率，達到超低排放的標準。