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火電機組“超低排放”下SCR脫硝系統(tǒng)改造后性能試驗研究
針對某電廠600MW機組超低排放下脫硝系統(tǒng)（SCR）改造后的主要運行性能指標進行了現(xiàn)場性能試驗研究,，包括SCR系統(tǒng)的脫硝效率、氨逃逸,、SO2/SO3轉化率,、系統(tǒng)阻力、氨耗量等指標。性能試驗結果表明,，SCR的主要性能指標均能達到設計的性能要求,，滿足了近*下的環(huán)保要求。本文系統(tǒng)的研究為我國投運后的（SCR）現(xiàn)場性能考核,、性能優(yōu)化等,，提供了一種現(xiàn)場可行而且有效的技術方法具有重要的指導意義和工程應用價值。
關鍵詞：SCR,；性能試驗,；超低排放
當前大氣環(huán)境形勢十分嚴峻，經常發(fā)生空氣重污染現(xiàn)象,，霧霾天氣日益增多,，已威脅了人們的身體健康。各級政府陸續(xù)出臺多項政策措施,，下大力氣治理大氣污染,，改善空氣質量。2014年國家發(fā)改委和國家環(huán)保部聯(lián)合下發(fā)《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃（2014-2020年）》,，要求2020年前中東部現(xiàn)役燃煤發(fā)電機組基本達到燃氣輪機排放限值,。2014年6月，國家發(fā)改委下發(fā)《關于下達2014年煤電機組環(huán)保改造示范項目的通知》（國能綜電力[2014518]號文件）,，要求廣州華潤熱電有限公司#1機等十三個燃煤機組進行超低排放環(huán)保示范改造[1-7],。
某電廠3號600MW超臨界鍋爐機組進行了SCR脫硝系統(tǒng)改造來滿足近*要求。針對脫硝改造的主要運行性能指標進行了現(xiàn)場性能試驗研究,，包括SCR系統(tǒng)的脫硝效率,、氨逃逸、SO2/SO3轉化率,、系統(tǒng)阻力,、氨耗量等指標，性能試驗結果表明,，SCR的主要性能指標均能達到設計的性能要求,。
本文對600MW機組SCR系統(tǒng)性能試驗研究，為我國投運后的SCR現(xiàn)場性能考核,、性能優(yōu)化等,，提供了一種現(xiàn)場可行而且有效的技術方法具有重要的指導意義和工程應用價值。
1設備概況
1.1設備簡介
該電廠一期3,、4號機組2×600MW超臨界鍋爐是在引進ALSTOM美國公司超臨界鍋爐技術的基礎上,，上海鍋爐廠有限公司結合自身技術生產的超臨界鍋爐，型號：SG－1913/25.4,。該鍋爐為超臨界參數(shù)變壓運行螺旋管圈直流爐：單爐膛,、一次中間再熱,、四角切圓燃燒方式、平衡通風,、全鋼架懸吊結構Π型露天布置,、固態(tài)排渣。
1.2SCR脫硝系統(tǒng)簡介
SCR煙氣脫硝裝置采用高塵型工藝,，設兩臺SCR反應器,，布置在鍋爐省煤器與空氣預熱器之間。在每臺反應器每層催化劑上方設置4臺蒸汽吹灰器及5臺聲波吹灰器,。
脫硝還原劑采用液氨,。氨氣與稀釋風混合后，通過布置在SCR入口煙道截面上的格柵式噴氨裝置噴入煙道內,。噴氨格柵具備橫向和縱向的分區(qū)調節(jié)功能,，每個噴氨支管配有手動調節(jié)閥，可在根據(jù)煙道中NH3和NOx的分布情況,，手動調節(jié)各支管噴氨流量。
脫硝催化劑選用日立（中國）有限公司生產的平板式催化劑,。由于4號爐省煤器分級改造后原備用層催化劑空間被占用,，本次備用層催化劑加裝在*層催化劑上，將現(xiàn)有*層催化劑模塊加高,。
SCR脫硝裝置入口設計煙氣參數(shù)見表1,。設計SCR入口煙氣量為1868985m3/h，入口NOx濃度為350mg/m3,，煙氣溫度為405℃,。
2試驗項目和試驗儀器
本次試驗所包括的項目如表2所列。
本試驗所需的主要儀器設備如下表3所列,。
3試驗依據(jù)
現(xiàn)場性能試驗中,，主要采用了如下的技術標準和相關的技術資料。
（1）中華人民共和國電力行業(yè)標準《電站鍋爐性能試驗規(guī)程》（GB10184-88）,。
（2）中華人民共和國國家標準《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223-2011）,。
（3）中華人民共和國電力行業(yè)標準《燃煤電廠煙氣脫硝裝置性能驗收試驗規(guī)范》(DLT260-2012)。
（4）美國環(huán)保署煙氣取樣與分析系列標準《EPA-CTM-027,、M-6C,、M-7E》。
（5）美國材料與試驗協(xié)會的煙氣取樣與分析標準《ASTMD-3226-73T》,。
4試驗結果分析與討論
4.1脫硝效率與氨逃逸
脫硝效率與氨逃逸考核項目分別在機組600MW,、450MW及300MW負荷下進行。每個試驗工況下,，同步在每臺反應器進,、出口測量NOx濃度,，并在反應器出口用化學法采集煙氣中的氨樣品，用于計算脫硝效率和氨逃逸濃度,，試驗結果匯總于表4,。
機組600MW負荷下進行了平行工況試驗（T-01與T-04）。工況T-01實測SCR入口NOx濃度平均為272mg/m3,，脫硝效率平均為88.90%時,，出口氨逃逸濃度平均為1.77µL/L，NOx排放濃度為30mg/m3,；工況T-04實測SCR入口NOx濃度平均為260mg/m3,，脫硝效率平均為87.35%時，出口氨逃逸濃度平均1.59µL/L,，NOx排放濃度為33mg/m3,。綜合平行工況試驗結果，SCR入口NOx濃度平均為266mg/m3,，系統(tǒng)脫硝效率為88.13%,，出口氨逃逸濃度平均為1.68µL/L，NOx排放濃度平均為32mg/m3,。
機組450MW負荷下,，實測SCR入口NOx濃度平均為269mg/m3，脫硝效率平均為88.33%,，出口氨逃逸濃度平均為1.10µL/L,，NOx排放濃度平均為31mg/m3。
機組300MW負荷下,，實測SCR入口NOx濃度平均為300mg/m3,，脫硝效率平均為89.40%時，出口氨逃逸濃度平均為1.16µL/L,，NOx排放濃度平均為32mg/m3,。
根據(jù)試驗結果，機組高,、中,、低負荷下SCR裝置均滿足脫硝效率不小于87%同時氨逃逸濃度不大于2.75µL/L的性能保證值。
為檢驗加裝備用層催化劑后SCR裝置所能達到的zui大脫硝效率,，機組600MW負荷下,，增大噴氨量，進行了工況T-05測試,。實測SCR入口NOx濃度平均為198mg/m3,，脫硝效率平均為94.85%時，SCR出口氨逃逸濃度平均為5.48µL/L,，NOx排放濃度為10mg/m3,。綜合滿負荷工況T-01,、T-04計算SCR脫硝反應器化學潛能P約為3.10，機組600MW負荷下SCR入口濃度約266mg/m3時,，在保證出口氨逃逸濃度不超過2.75µL/L情況下,，目前SCR裝置zui大脫硝效率約91.0%。
4.2SO2/SO3轉化率
煙氣經過催化劑后,，部分SO2被氧化成SO3,。在低于220℃下，SO3會與NH3反應生成硫酸氫銨,，造成空預器冷段受熱面的堵塞和腐蝕,，為此需要控制SO2/SO3轉化率。SO2/SO3轉化率試驗在機組600MW負荷下進行,。SCR裝置加裝備用催化劑后,，煙氣中約有0.60%的SO2被氧化成SO3，滿足不大于1.9%的性能保證值,。
4.3氨耗量
試驗過程中氨耗量依據(jù)煙氣流量,、脫硝效率、入口NOx濃度及反應器出口氨逃逸濃度等進行計算,，結果見表5,。機組滿負荷平行工況下，SCR入口NOx濃度分別為272mg/m3,、260mg/m3，脫硝效率分別控制在88.90%,、87.35%時,，氨耗量分別約168.3kg/h、157.4kg/h,。平均來看,，SCR入口NOx濃度為266mg/m3，脫硝效率為88.13%時,，氨耗量為162.9kg/h,。
4.4系統(tǒng)阻力
機組600MW負荷工況下，測量脫硝系統(tǒng)阻力,，結果見表6,。試驗中用電子微壓計分別連接SCR反應器、催化劑層進出口煙氣壓力測點,，測量SCR裝置整體阻力及催化劑層阻力,。根據(jù)現(xiàn)場測點條件，SCR入口煙氣壓力測點位于AIG上游豎直煙道上,，出口壓力測點位于催化劑層出口預埋管處,。參照設計資料,，省煤器出口至AIG前系統(tǒng)阻力為40Pa，底層催化劑出口至空預器入口煙道煙道接口阻力為80Pa,，數(shù)據(jù)處理中計入這兩部分阻力,。
根據(jù)試驗結果，機組600MW負荷工況下,，含備用層在內的催化劑總阻力為265Pa,，SCR裝置整體阻力為742Pa，滿足“含加裝層的催化劑阻力不大于300Pa”,、“SCR系統(tǒng)阻力不大于750Pa”的性能保證值,。
4.5煙氣溫降
機組600MW負荷下，在SCR反應器進出口同步測量煙氣溫度,，計算煙氣溫降,，測量結果見表7。實測機組滿負荷工況下反應器進出口煙氣溫降平均為4.1℃,。
5結論與建議
針對某電廠600MW燃煤機組近*下SCR改造的主要運行性能指標進行了現(xiàn)場性能試驗研究,，包括SCR系統(tǒng)的脫硝效率、出口NOx濃度,、氨逃逸量等指標,，主要結論如下：
（1）SCR脫硝裝置脫硝效率及氨逃逸、SO2/SO3轉化率,、系統(tǒng)阻力等各項指標均達到了設計要求,，達到了近*50mg/m3以下要求；
（2）CEMS表計顯示值與實測值存在偏差,，尤其反應器入口NOx,、氨逃逸濃度等測點偏差相對較大，建議加強在線儀表的日常維護,，提高其測量準確性,；
（3）性能考核試驗前經過AIG噴氨優(yōu)化調整，反應器出口NOx濃度分布均勻性良好,，未出現(xiàn)局部氨逃逸濃度過大的現(xiàn)象,。后期受燃燒工況變化、反應器內部導流整流裝置積灰等因素影響,，反應器出口NOx濃度均勻性可能變差,，局部氨逃逸濃度將升高，對下游空預器等設備形成堵塞風險,。建議定期對噴氨格柵各支管的噴氨量進行優(yōu)化調整,，提高系統(tǒng)運行的安全性和經濟性。
本文進行的近*下SCR增容改造現(xiàn)場性能試驗研究,，為我國其它燃煤機組進行近*下性能試驗,、優(yōu)化等提供了借鑒經驗,，具有較好的學術價值和工程應用價值。