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SCR烟气脱硝装置的性能验收及现场优化调整


SCR烟气脱硝装置性能验收及现场优化调整

苏州华瑞能泰发电技术有限公司 西安热工研究院有限公司苏州分公司 2013年5月

2013/5/29

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主要内容
一、国内烟气脱硝投运现状

二、SCR系统的性能验收试验

三、SCR存在的问题及原因



四、SCR系统现场优化及调整

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一、国内烟气脱硝投运现状
? 2011版《火电厂大气污染物排放标准》发布后,SCR烟气脱硝技术 (或其组合技术)已成为电站煤粉锅炉满足国家NOx排放标准的必然

选择,建成及在建SCR超过600台以上。
? 已投运的SCR及从160台以上SCR的性能验收试验来看,运行参数 易给运行人员带来一种“矛盾”操作,体现了经验不足,SCR系统 的运行管理问题突出。 ? 当前,国内SCR系统处于“大干快上”阶段,设计、供货、安装、 调试等环节“把关”不够,前期存在的问题将逐渐暴露,对运行提 出了经济、稳定、安全运行的新要求。

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二、SCR系统的性能验收试验
2.1 主要验收内容
? 脱硝效率 ? 氨逃逸浓度 ? SO2/SO3转换率 ? 系统阻力

性能验收试验是整个脱硝工程的最后验收环节!
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二、SCR系统的性能验收试验
2.2 主要试验标准及依据
? ? ? ? ? ? ? ? ?
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《火电厂大气污染物排放标准》 《火电厂环境监测技术规范》 《烟气中氨的测量方法》 《烟气中SO3的测量方法》 《烟气中SO2的测量方法》

GB13223-2011 DL/T414-2004 EPA CTM027 ASTM D-3226-73T EPA method 6 标准 GB/T16157-1996

《燃煤电厂 烟气脱硝装置性能验收试验规范》 DL/T260-2012

《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》 《电站锅炉性能试验规程》 相关供货技术协议、会议纪要等
5

GB10184-88

二、SCR系统的性能验收试验
2.3 试验前的准备工作

? 收集资料
? 编写试验方案 ? 试验测点准备

? 仪器以及采样工具的准备
? 验收试验开始前的条件确认
试验前,应首先对氨气喷射系统(AIG)优化调整,确保反应器出口烟气中
的NOx和氨浓度分布均匀,SCR系统在安全、健康的状态下进行性能验收!
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二、SCR系统的性能验收试验
2.4 试验测点布置

AIG

第一层(备用层)

4
第二层

1)原煤取样; 2)炉渣取样;

炉膛
第三层

煤仓

3)压降测量;
3 5

1
给煤机 空气预热器 磨煤机

4)入口烟气取样、 温度测量;
6

5)出口烟气取样、 温度测量;
6)飞灰取样

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二、SCR系统的性能验收试验
2.5 测试项目和方法 1)烟气成分(NO、O2)测量
? 符合化学发光法原理的烟气成分分析系统,符合中美等国环 保标准; ? 在SCR反应器进出口烟道同时测量,采用等截面网格法布置。 ? 测试开始前,现场用标准气体对烟气分析仪进行标定,测试 工作结束后,对烟气分析仪进行核查标定,以确保测试结果 的准确性 。

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二、SCR系统的性能验收试验
2.5 测试项目和方法 2)氨逃逸浓度测量
? 按照EPA CTM027标准 ,采用湿化学方法测量反应器出口烟 道断面氨浓度平均值; ? SCR出口烟气中氨浓度低(一般<3ppm),采样系统是关键: TPRI自主设计的独特采样系统,避免氨在采样管冷凝; ? 根据烟道断面NO分布情况选取多代表点(一般为6点)测量, 取平均值。

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二、SCR系统的性能验收试验
2.5 测试项目和方法 3)SO2/SO3转化率测量
? ? ? ? 烟气中SO3浓度低(一般5~10 ppm),采样是难点; 玻璃纤维滤筒法:金属离子干扰测量结果; 螺旋管恒温冷凝法:要求操作规范; 控制冷凝法CCD:两者使用同一套系统测量,可提高测试的 精度,超细高纯石英棉吸附,SO3分离可靠、高效,对操作 人员依赖性相对较低。

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二、SCR系统的性能验收试验
2.5 测试项目和方法 4)SCR系统阻力
反应器入口截面

? ?

脱硝系统进出口全压差的测量; 测量结果应进行测量势差修正;

混合罐 测量 仪表 混合罐

反应器出口截面

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二、SCR系统的性能验收试验
2.6 试验工况及要求
? 在机组高、中、低负荷点下进行。 ? 试验期间尽量燃用设计煤种、不吹灰,避免干扰试验。

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二、SCR系统的性能验收试验
2.7 数据处理及试验结果修正
? SCR系统阻力根据烟气流量修正,修正曲线应在性能试验前由 设备厂家提供,参加试验的各方确认。 ? 全负荷范围,其他测试结果均不修正,据此判断SCR系统的各 项性能,并为运行提供指导意见。

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二、SCR系统的性能验收试验
2.8 试验案例——山东临沂电厂1号炉
450 70 400 60 350 300 394 1.92 1.63 1.49 1.26 200 150 100 50 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 0 B8 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 P1 P2 P3 340MW 350MW 350MW 脱硝效率 280MW 氨耗量 190MW 氨逃逸浓度 133.9 83.8 137.4 137.6 82.1 103.6 83.4 80.5 61 0.5 1.5 380 378 348 342 1.76 2 2.5

50
40 30 20 10 0

250

1

82.7

0

入口NOx浓度

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二、SCR系统的性能验收试验
2.8 小结
? ? SCR性能验收试验是整个SCR建设工程的最后验收环节, 应高度重视。 性能验收试验前必须进行AIG系统的优化调整,不仅可以 确保系统在安全和健康的状态下进行性能验收,而且有助 于SCR系统在验收后一段时间内保持良好的运行状态。 性能验收试验可以标定在线仪表(尤其是SCR进出口NOx 在线测量表计)的准确性和代表性,为维护提出要求。

?

?

性能验收试验进行全负荷范围测试,掌握SCR系统的真实 状况,为进一步的整改提供指导和依据,为运行提供指导 意见。
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三、SCR存在的问题及原因分析
3.1 SCR系统运行中的常见问题
? 脱硝装置运行常见问题 ? 脱硝效率低于设计值,NOx排放浓度超标 ? 氨逃逸浓度偏高——德胜电厂A\B反应器再生对比 ? CEMS仪表偏差及SCR喷氨无法投入自动运行 ? SCR催化剂问题

? 磨损、堵塞、失活、乃至烧损等
? 空预器堵塞 ? 压差不断增大,引风机出力不足或进入不稳定工作区,直至 被迫停炉
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三、SCR存在的问题及原因分析
3.2 主要原因简析
? 系统设计方面 ? 催化剂选型、用量不当 ——节距太小、催化剂体积不够 ? 烟气流速设计不合理——加剧磨损或积灰堵塞

? SCR流场设计不合理——AIG喷氨不均、局部灰量大、流速高
? SCR控制逻辑设计不合理 ? 运行管理方面 ? SCR入口NOx浓度远超设计值、分布不均、喷氨流量控制不当 ? 喷氨控制不当:喷氨过量, SCR入口氨氮摩尔比分布不合理 ? 缺乏恰当的催化剂寿命管理策略
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三、SCR存在的问题及原因分析
3.3 主要对策
? 设备改造 ? SCR流场优化——优化导流板的位置、数量和形状,甚至 AIG ? SCR现场运行优化及调整 ? CEMS校对、调节阀、流量计及控制系统优化 ? 喷氨均匀性优化调整试验 ? 最大脱硝效率试验(安全效率) ? SCR催化剂全寿命管理

? 催化剂活性检测与评估、失活原因分析
? 催化剂再生/更换/加装策略制定
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四、SCR系统现场优化及调整
4. 1 SCR控制系统优化
? CEMS仪表的校验(断面代表性) ? 蒸发器温控参数优化

? 喷氨调节阀的整定
? 质量流量计的标定 ? 控制策略的优化 ? 稀释风流量优化 ? 吹灰器吹灰频率优化

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四、SCR系统现场优化及调整
4. 1 SCR控制系统优化——采用串级闭环控制
?以SCR进口NO为前馈控制,以SCR出口NO作为反馈修正氨气流 量的设定值,并与实测NH3量比较,经PID调整控制喷氨量

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四、SCR系统现场优化及调整
4. 1 SCR控制系统优化——国华府谷2*600MW尿素
350 A侧进口NOx浓 度 A侧出口NOx浓 度 B侧进口NOx浓 度 B侧出口NOx浓 度 A侧尿素耗量 B侧尿素耗量 B侧实时效率 A侧实时效率 50 A侧效率设定 值 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 B侧效率设定 值

300

250

200

150

100

0

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四、SCR系统现场优化及调整
4. 2 SCR喷氨优化调整
?NH3/NO、速度、温度分布不均 ——局部氨逃逸浓度过高,性能偏低,增大空预器堵塞风险

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四、SCR系统现场优化及调整
4. 2 SCR喷氨优化调整
?AIG喷氨流量不均——NH3/NO分布
Enlargement
放大

Plan View
平面图

Side View
侧视图

NH3/NOX
0 0.2 3.6 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3 3.2 3.4

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四、SCR系统现场优化及调整
4. 2 SCR喷氨优化调整

? 测量SCR入口NOx浓度分布 ? 调整喷氨量,控制脱硝效率适中50-60% ? 测量反应器出口的NOx浓度分布 ? 根据进出口的NOx浓度,计算入口的NH3/NO分布偏差CV ? 调整AIG阀门,获得更均匀的NH3/NO分布(出口小于 15%)

? 增加喷氨量,降低SCR出口NOx到要求水平,进一步调
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整,并保证氨逃逸在要求范围内。

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四、SCR系统现场优化及调整
4. 2 SCR喷氨优化调整

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四、SCR系统现场优化及调整
4. 2 SCR喷氨优化调整——案例

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四、SCR系统现场优化及调整
4. 2 SCR喷氨优化调整——案例

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四、SCR系统现场优化及调整
4.3 最大脱硝效率试验
?

目的:确定当前最大安全喷氨效率,保证氨逃逸浓度不超标,满 足NOx排放,防止过量喷氨,减少对空预器的影响。
方法:
?

?

在机组高、中、低三个负荷点下,设定氨氮摩尔比,测试脱 硝效率和氨逃逸浓度,获得各负荷点下的最大脱硝效率,为 运行过程合理控制氨喷射量提供指导。 三个负荷点约需6~9个试验工况,每个工况每台反应器出口 化学吸收法采集6个氨逃逸样品。 通常每年一次。
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?

?

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四、SCR系统现场优化及调整
4.3 最大脱硝效率试验——案例(投产初期)

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四、SCR系统现场优化及调整
4.3 最大脱硝效率试验——案例(投产后期)

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Thank you very much for your attention!

谢 谢!

金理鹏,139 1409 6658,jinlipeng@tpri.com.cn

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