火電廠機(jī)組負(fù)荷調(diào)整對SCR脫硝效果的影響分析

時間：2023-03-08作者：太原鍋爐集團(tuán)有限公司瀏覽：63

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為研究火電廠機(jī)組負(fù)荷調(diào)整對選擇性催化還原法(SelectiveCatalyticReduction，SCR)脫硝效果的影響，試驗以SCR脫硝系統(tǒng)為研究對象，采用控制變量的方式，分別對5臺火電廠機(jī)組在不同負(fù)荷條件下的煙氣的溫度、氧含量、污染物含量、脫硝效率以及SO2/SO3轉(zhuǎn)化率等進(jìn)行測量比較。結(jié)果表明，隨著負(fù)荷的降低，氧含量以及NOx質(zhì)量濃度升高，溫度、脫硝效率以及SO2/SO3轉(zhuǎn)化率降低；同溫度相比，氧含量變化對NOx生成量的影響較大；而溫度對于脫硝效率以及SO2/SO3轉(zhuǎn)化率有較為顯著的影響。

氮氧化物指的是只由氮、氧兩種元素組成的化合物。常見的氮氧化物(NOx)包括一氧化氮（NO）、二氧化氮（NO2）、一氧化二氮（N2O）和五氧化二氮（N2O5）等。作為空氣污染物的NOx常指NO和NO2。**每年因人類活動向大放的NOx約5300萬t。NOx對自然環(huán)境的破壞力非常大，它是形成酸雨、光化學(xué)煙霧的重要物質(zhì)，同時也是消耗臭氧的一個重要因子?；鹆Πl(fā)電廠作為NOx的一個重要排放源，每年向大氣中排放大量的NOx，隨著我國環(huán)保政策的日益嚴(yán)格，NOx排放得到了嚴(yán)格控制。目前，國家大力推行火電廠**低改造，依據(jù)**低排放的要求，NOx排放標(biāo)準(zhǔn)為50mg/m3。根據(jù)生態(tài)環(huán)境部2018年數(shù)據(jù)顯示，全國實現(xiàn)**低排放的煤電機(jī)組約8.1×109kW，占全國煤電總裝機(jī)容量的80%。目前，火電廠對于NOx的脫除措施主要包括2種：選擇性非催化還原法（SelectiveNon-CatalyticReduction，SNCR）和選擇性催化還原法（SelectiveCatalyticReduction，SCR），由于SNCR脫硝技術(shù)脫硝效率較低，很多時候難以滿足NOx的排放要求，大多數(shù)火電廠選擇了脫硝效率較高的SCR脫硝技術(shù)來進(jìn)行NOx的控制。

近年來，我國大力推行清潔能源發(fā)展，清潔能源發(fā)電量所占比例逐年升高，但是由于自然條件的限制，其存在發(fā)電量不穩(wěn)定，變化較大的問題。社會用電量在一段時間內(nèi)也存在著很大的變化。這些變化因素都需要火電機(jī)組進(jìn)行負(fù)荷的調(diào)整。機(jī)組負(fù)荷的變化會引起煙氣溫度、氧含量和污染物含量等的變化，進(jìn)而影響SCR脫硝系統(tǒng)的正常工作。本文以SCR脫硝系統(tǒng)為研究對象，研究機(jī)組不同負(fù)荷條件下SCR的脫硝效果。

1 方法及設(shè)備

1.1試驗方法

試驗選取5臺燃煤機(jī)組，將5臺機(jī)組按照#1機(jī)組、#2機(jī)組、#3機(jī)組、#4機(jī)組和#5機(jī)組的方式進(jìn)行分類編號。5臺機(jī)組燃燒的煤種主要以東勝和烏海煙煤為主，脫硝方式為SCR，脫硝還原劑均為液氨，催化劑均為（2+1）層模式，備用層均未投運。為保證測試結(jié)果僅與負(fù)荷調(diào)整有關(guān)，試驗采取控制變量的方式，將各負(fù)荷段的測試試驗集中在一定時間內(nèi)完成，保證機(jī)組燃燒煤種和催化劑等條件不發(fā)生明顯變化，保證機(jī)組負(fù)荷穩(wěn)定。同時，各負(fù)荷段試驗期間不進(jìn)行燃燒調(diào)整和風(fēng)量調(diào)整。試驗主要測定5臺機(jī)組A、B側(cè)在不同負(fù)荷條件下SCR反應(yīng)器進(jìn)出口NOx、進(jìn)出口溫度、進(jìn)出口氧含量、NH3/NOx摩爾比、氨逃逸濃度、脫硝效率以及SO2/SO3轉(zhuǎn)化率。

采樣點布置采用煙道斷面網(wǎng)格法，進(jìn)出口NOx、進(jìn)出口溫度、進(jìn)出口氧含量，入口SO2以及氨逃逸濃度等采用便攜式的儀器設(shè)備進(jìn)行測定，每組測定10個平行樣，每次測定3min；SO3按照標(biāo)準(zhǔn)《石灰石-石膏濕法煙氣脫硫裝置性能驗收試驗規(guī)范：DL/T998—2016》中的方法拼裝儀器進(jìn)行測定，每組測定3個平行樣，每次測定30min。用Excel2003將NOx、SO2以及SO3濃度折算到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)、干基、6%O2時的濃度，同時對所有數(shù)據(jù)進(jìn)行平均值計算。

1.2試驗設(shè)備儀器

試驗分析的設(shè)備儀器包括便攜式大流量低濃度煙塵自動測試儀（3012HD）、芬蘭GASMT公司的便攜式紅外多阻氣體分析儀（GASMETDX-4000）、德國testo公司的煙氣分析儀（testO350）、德國testo公司的單點煙氣溫度測量儀（testo925）、德國M&C公司的順磁氧量分析儀（PMA10）、加拿大Unisearch公司的便攜式氨逃逸濃度分析儀以及《石灰石-石膏濕法煙氣脫硫裝置性能驗收試驗規(guī)范：DL/T998—2016》中的SO3采樣設(shè)備等。

2 結(jié)果與分析

2.1 氧含量與機(jī)組負(fù)荷的關(guān)系

不同負(fù)荷條件下的氧含量變化見圖1。5臺機(jī)組SCR入口、出口氧含量均隨負(fù)荷的降低而增加。

圖1 氧含量與機(jī)組負(fù)荷的關(guān)系

對于入口氧含量，負(fù)荷為50%時，較大值和較小值分別為5.9%和3.4%；負(fù)荷為75%時較大值和較小值分別為5.8%和2.5%；負(fù)荷為**時較大值和較小值分別為3.1%和1.1%。50%負(fù)荷的入口氧含量平均是75%負(fù)荷的1.4倍，是**負(fù)荷的2.1倍。

對于出口氧含量，負(fù)荷為50%時，較大值和較小值分別為6.3%和5.0%；負(fù)荷為75%時較大值和較小值分別為6.1%和3.2%；負(fù)荷為**時較大值和較小值分別為3.3%和1.9%。50%負(fù)荷的出口氧含量平均是75%負(fù)荷的1.4倍，是**負(fù)荷的2.1倍。


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