柴　磊，馮前偉，張　楊，王　東，朱　躍

（華電電力科學研究院，浙江杭州310030）

某電廠660MW機組SCR脫硝超低排放改造關鍵參數(shù)設計

柴磊，馮前偉，張楊，王東，朱躍

（華電電力科學研究院，浙江杭州310030）

當前環(huán)保政策日益嚴格，部分已完成SCR脫硝投運機組又面臨著著新一輪的超低排放改造，以某電廠660MW機組SCR脫硝系統(tǒng)為例，通過測試一系列試驗參數(shù)，掌握了該機組脫硝裝置主要性能，并結合下一階段即將開展的超低排放改造工程關鍵參數(shù)要點進行分析與探討，提出了相應的意見與解決措施。

火電廠；煙氣脫硝；SCR；超低排放

0　引言

近年來，隨著國內國際環(huán)境形勢日益嚴峻，國家對環(huán)保特別是煤電節(jié)能減排與改造不斷深化重視，SCR煙氣脫硝技術以其穩(wěn)定、高效等優(yōu)點被我國絕大多數(shù)火電廠脫硝工程所采用。據(jù)中國電力企業(yè)聯(lián)合會統(tǒng)計資料，截至2014年底，全國已投運火電廠煙氣脫硝機組容量約6.87億kW，占全國火電機組容量的75.0%，占全國煤電機組容量的83.2%，其中采用SCR煙氣脫硝技術占據(jù)絕對主導地位[1]。“十二五”以來火電廠煙氣脫硝改造已陸續(xù)完成投運，但是隨著《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃》（2014-2020）和《關于編制“十三五”燃煤電廠超低排放改造方案的通知》的提出[2]，要求現(xiàn)役燃煤電廠煙氣氮氧化物排放濃度不高于50mg/m3（基準氧含量為6%）。針對當前現(xiàn)役燃煤電廠機組脫硝運行實際情況，以某電廠660MW機組SCR脫硝系統(tǒng)為例，通過測試一系列基礎參數(shù)，掌握了該機組脫硝裝置主要性能，結合該電廠下一階段即將開展的超低排放改造工程提出幾點SCR脫硝系統(tǒng)超低排放改造關鍵參數(shù)設計想法，以供后續(xù)脫硝改造工程借鑒及探討。

1　某火電廠SCR脫硝系統(tǒng)簡介

某火電廠1、2號機組裝機容量均為660MW，均采用選擇性催化還原（SCR）工藝，每臺鍋爐配備兩個SCR反應器。采用蜂窩式催化劑，“2+1”設計，運行煙溫為300~420℃。SCR脫硝系統(tǒng)主要設計參數(shù)見表1。

表1　某電廠1、2號機組SCR脫硝系統(tǒng)主要設計參數(shù)

2　脫硝系統(tǒng)運行現(xiàn)狀

為了全面反映出脫硝系統(tǒng)性能，在機組負荷分別為100%、75%和50%工況條件下進行測試及評價，測試參數(shù)包括煙氣流量、NOx濃度、煙氣溫度、煙塵濃度、脫硝效率、氨逃逸、SO2/SO3轉化率、氨耗量、氨氮摩爾比、系統(tǒng)壓力損失、煙氣溫降等。采樣點為網(wǎng)格布置，采用了平行采樣平行分析的方法，參照DL/T260-2012《燃煤電廠煙氣脫硝裝置性能驗收試驗規(guī)范》、HJ562-2010《火電廠煙氣脫硝技術規(guī)范選擇性催化還原技術法》、GB/T16157-1996《固定污染源中顆粒物測定與氣態(tài)污染物采樣方法》、DL/T998-2006《石灰石-石膏濕法煙氣脫硫裝置性能驗收試驗規(guī)范》等標準[3-6]要求進行，測試位置分別為SCR反應器進出口截面（如圖1所示），試驗主要儀器見表2。

試驗結果見表3，從中可以得知當前脫硝裝置各項性能指標均能夠達到設計保證值，在50%負荷條件下脫硝裝置入口煙溫能夠維持在320℃以上，當前1、2號機組SCR入口NOx濃度明顯低于原脫硝設計值。

表2　主要試驗儀器

根據(jù)SCR進出口NOx測試數(shù)據(jù)，1號機SCR反應器A側入口的NOx濃度分布相對標準偏差為1%左右，出口的NOx濃度分布相對標準偏差為8%左右，SCR反應器B側入口的NOx濃度分布相對標準偏差為1%左右，出口的NOx濃度分布相對標準偏差為19%左右；2號機SCR反應器A側入口的NOx濃度分布相對標準偏差為2%左右，出口的NOx濃度分布相對標準偏差為7%左右，SCR反應器B側入口的NOx濃度分布相對標準偏差為4%左右，出口的NOx濃度分布相對標準偏差為6%左右；根據(jù)動壓測試結果可知，1、2號機反應器入口煙道流速相對標準偏差均小于15%。表明當前2號機脫硝裝置進出口NOx分布和入口煙道流場較為均勻，1號機脫硝裝置進口NOx分布和入口煙道流場較為均勻，但1號機脫硝裝置出口NOx濃度分布相對標準偏差較大，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要原因應該是氨噴射系統(tǒng)噴氨不均所致[7]。

表3　試驗結果匯總

3　脫硝超低排放工藝論證

低氮燃燒是國內外燃煤鍋爐控制NOx排放的優(yōu)先選用技術?？紤]到某電廠1、2號機組鍋爐原設計已采用較為先進的低氮燃燒技術，性能保證值為400mg/m3（標態(tài)、干基、6%O2），當前鍋爐滿負荷工況條件下SCR入口NOx濃度在330mg/m3（標態(tài)、干基、6% O2）左右，低于原低氮性能保證值，表明當前低氮運行狀況較為良好，因此建議本次超低排放改造暫不再做進一步低氮燃燒改造，但在后續(xù)運行中須進一步優(yōu)化爐內燃燒方式，確保將SCR入口NOx濃度穩(wěn)定控制在設計值以下。

針對本次超低排放改造出口NOx排放濃度為50mg/m3（標態(tài)、干基、6%O2）的控制目標，相應煙氣脫硝效率須達到87.5%?？紤]到SCR脫硝工藝本身能夠達到90%以上的脫硝效率，且某電廠1、2號機組現(xiàn)已配套建設SCR脫硝裝置，因此建議本次超低排放改造對當前脫硝裝置進行提效改造即可，即通過增加備用層催化劑來實現(xiàn)提效目的。

4　脫硝超低排放改造關鍵參數(shù)設計

雖然不同爐型、不同煤種的600MW級別機組脫硝裝置性能參數(shù)區(qū)別較大，但對該類型機組脫硝裝置進行超低排放改造的關鍵參數(shù)設計思路還是一致的，都應根據(jù)電廠近年來煤質監(jiān)測統(tǒng)計資料、原脫硝設計參數(shù)、現(xiàn)脫硝裝置摸底評估試驗以及前期進行的脫硝性能驗收試驗數(shù)據(jù)來綜合判斷確定。

4.1煙氣量

應根據(jù)實際煙氣量測試結果與原設計煙氣量比較，同時考慮到超低排放改造還會涉及到脫硫除塵改造，三者設計煙氣量需要統(tǒng)籌考慮，一般建議選取數(shù)值較大的作為脫硝提效改造設計煙氣量，1、2號機組3種工況條件下的煙氣量見表4。由表3和表4可知，試驗工況條件下1號機組脫硝裝置煙氣量略高于原設計煙氣量，本次超低排放改造工程中煙氣量參數(shù)建議選取實際煙氣量數(shù)值，即2280840m3/h（標態(tài)、干基、6%O2）。

表4　煙氣量測試結果

4.2脫硝裝置入口氮氧化物

應根據(jù)實測值并結合機組低氮裝置運行情況綜合考慮，對于仍需進一步低氮燃燒改造的應優(yōu)先進行低氮燃燒改造，然后在低氮燃燒性能保證值的基礎上留取適當裕量，一般推薦為50或100mg/m3（標態(tài)、干基、6%O2），對于低氮裝置運行效果良好無需再次改造的，也應在當前排放濃度的基礎上留取適當裕量以保證后續(xù)SCR脫硝裝置的穩(wěn)定達標運行[8]。根據(jù)表5試驗結果可知，當前1、2號機組滿負荷工況條件下SCR入口NOx濃度在330mg/m3（標態(tài)、干基、6%O2）左右，明顯低于原脫硝設計值450mg/m3（標態(tài)、干基、6%O2），考慮到其低氮燃燒裝置性能及保證值，本次超低排放改造工程中入口氮氧化物參數(shù)建議按400mg/m3（標態(tài)、干基、6%O2）進行設計。

表5　SCR入口氮氧化物測試結果

4.3二氧化硫及三氧化硫

應根據(jù)實測值、改造煤質計算值以及爐后脫硫設計參數(shù)綜合考慮確定。某電廠當前1、2號機組滿負荷工況條件下SCR入口SO2濃度小于2100mg/m3（標態(tài)、干基、6%O2），但本次脫硝超低排放改造設計煤質硫份為1.0%，與原脫硫改造設計煤種硫份一致，考慮到脫硫改造設計入口SO2濃度為2316mg/m3（標態(tài)、干基、6%O2），為保證爐后系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，本項目脫硝入口SO2、SO3濃度分別設定為2316mg/m3（標態(tài)、干基、6% O2）、23mg/m3（標態(tài)、干基、6%O2）。

4.4飛灰質量濃度

同上所述，飛灰質量濃度的選定也應根據(jù)實測值、改造煤質計算值以及爐后除塵設計參數(shù)綜合考慮確定。某電廠當前1、2號機組滿負荷工況條件下SCR入口飛灰質量濃度小于31000mg/m3（標態(tài)、干基、6% O2），但本次脫硝超低排放改造設計煤質灰分為29.68%，與原除塵改造設計煤種灰分一致，考慮到除塵改造設計入口粉塵濃度為33.74g/m3（標態(tài)、干基、6% O2），為保證爐后系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，本項目脫硝入口粉塵濃度設定為33.74g/m3（標態(tài)、干基、6%O2）。

4.5煙溫

應根據(jù)實測煙氣溫度、平時運行煙氣溫度和原設計煙氣溫度綜合比較選取，某電廠滿負荷工況下SCR入口煙溫實測值在360~366℃之間，平時滿負荷工況下脫硝入口煙溫在362℃左右，相對脫硝裝置原設計入口煙溫（366℃）偏差不大，故本項目SCR脫硝設計入口溫度仍定為366℃。

5　結語

針對當前國內現(xiàn)役燃煤電廠SCR脫硝裝置運行現(xiàn)狀及新環(huán)保形勢下達標排放要求，以某電廠660MW機組SCR脫硝系統(tǒng)為例，通過測試一系列基礎參數(shù)，包括脫硝效率、反應溫度、SO2/SO3轉化率、氨逃逸濃度、煙氣流速及飛灰濃度等，掌握了該機組脫硝裝置現(xiàn)狀，并結合下一階段即將開展的超低排放改造工程從改造工藝論證、關鍵參數(shù)設計（煙氣量、脫硝裝置入口氮氧化物、二氧化硫、三氧化硫、飛灰質量濃度、煙溫）等方面提出幾點SCR脫硝系統(tǒng)超低排放改造關鍵參數(shù)設計，以供后續(xù)脫硝改造工程借鑒及探討。

[1]中國電力企業(yè)聯(lián)合會.中國電力行業(yè)年度發(fā)展報告[M].北京:中國電力出版社，2014.

[2]發(fā)改能源[2014]2093號:關于印發(fā)《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃（2014-2020年）》的通知[S].

[3]DL/T260-2012，燃煤電廠煙氣脫硝裝置性能試驗技術規(guī)范[S].2012.

[4]HJ562-2010，火電廠煙氣脫硝技術規(guī)范選擇性催化還原技術法[S]. 2010.

[5]GB/T16157-1996，固定污染源中顆粒物測定與氣態(tài)污染物采樣方法[S].1996.

[6]DL/T998-2006，石灰石-石膏濕法煙氣脫硫裝置性能驗收試驗規(guī)范[S]. 2006.

[7]張云.燃煤機組SCR脫硝系統(tǒng)AIG噴氨優(yōu)化調整[J].中國高新技術企業(yè)，2014，21:49-50.

[8]張楊，楊用龍，馮前偉，等.燃煤電廠SCR煙氣脫硝改造工程關鍵技術[J].中國電力，2015，48（4）:32-35.

Key Design Parameters of SCR Denitrification Ultra-low Em ission Transformation from Units of 660MW

CHAI Lei，F(xiàn)ENG Qian-wei，ZHANG Yang，WANG Dong，ZHU Yue
（Huadian Electric Power Research Institute,Hangzhou 310030，China）

The current increasingly stringent environmental policy,partially completed and put into operation SCR denitration unitis facedwith anew round ofmention efficiency retr ofits tounits of660MW SCR denitration system,forexample,by testingaseries of testparameters,mastered theunitdenitrator themain performance,combined with ultra-low emissions renovation projectpoints thenextphase ofthe key parameters tobeundertaken toanalyzeand study andmake thecorrespondingobservationsand solutions.

coal-fired plant；flue gas De-NOx；SCR；ultra low emissions

10.3969/J.ISSN.2095-3429.2016.05.005

X773

B

2095-3429（2016）05-0020-04

中國華電集團有限公司科技項目:大型燃煤鍋爐SCR煙氣脫硝疑難問題技術攻關與運行優(yōu)化研究（CHDKJ-2015-G04）

柴磊（1987-），男，浙江杭州人，本科，助理工程師，從事電廠環(huán)保設計研究和技術服務工作。

2016-07-08

2016-09-26