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燃煤機組 SCR脫硝系統低負荷下退出的原因

日期:2021/7/13 Click:901
分析了以往燃煤機組SCR脫硝系統低負荷下退出的原因,介紹了寬負荷脫硝改造方案,其主要包括:提高SCR入口煙溫技術,使用寬溫度范圍催化劑和采用堿性吸附劑脫除煙氣中SO3技術。靈活性將是未來考核火電機組的重要指標,探尋提升火電機組靈活性的技術路徑,適應新的能源戰略要求,實現在役大容量火電機組的技術改造優化具有實際意義。
為了滿足火力發電機組的靈活性改造要求,機組必須在超低負荷下安全穩定地運行,其中低負荷脫硝改造是重要的組成部分。分析了以往燃煤機組SCR脫硝系統低負荷下退出的原因,介紹了寬負荷脫硝改造方案。其主要包括提高SCR入口煙溫技術、使用寬溫范圍催化劑和使用堿性吸附劑除煙中的SO3技術。

從最初的投資、改造工期、改造效果、其他收益等方面全面比較了各方案的優缺點,提出了因廠制宜、因機制宜的改造構想。同時指出,堿性吸附劑脫除SO3技術具有消除藍煙羽、預防空氣預熱器堵塞、防止設備腐蝕、減少脫硫廢水產生量和重金屬合作脫除等其他技術不具備的額外收益,未來應加快發展。

2021年,全國火電設備平均小時數為3836.6時,與2021年相比,山東、北京、河北以外的省份小時數有所下降,很多煤電企業面臨負荷低的壓力。統計數據顯示,中國大容量火電機組峰值調整深度不到50%,北方地區熱電機組峰值調整深度只有20%左右。2021年能源局發布《關于發布火電柔性改造試驗項目的通知》,標志著中國正式啟動火電柔性改造模范試驗。

火力發電的靈活性改造要求單元在超低負荷下(負荷下限從原來的45%下降到30%,甚至更低)安全穩定運行、負荷快速上升、低負荷脫硝投入等,其中低負荷脫硝改造是重要的組成部分,即使利用時數高的發電站,為了滿足風力發電、光伏等非化石能源的充分消耗要求,也面臨著調整峰值困難的問題。靈活性將是未來評價火力發電機組的重要指標,探索提高火力發電機組靈活性的技術途徑,適應新能源戰略要求,實現大容量火力發電機組技術改造優化具有現實意義。

長期以來,SCR脫硝仍然是中國脫硝技術領域和脫硝市場的主流技術。中國煤電機組的SCR脫硝系統。(以下簡稱SCR)。多采用高溫、高塵布置,催化劑以釩鈦鈦金屬系統為主,活性溫度為320~420℃。鍋爐低負荷運行時,SCR入口煙氣溫度低于催化劑活性溫度,受此限制的脫硝系統必須強制退出。但環境保護部要求火電機組必須在任何電荷下排放達標,因此保證在SCR低負荷下脫硝效率是火電靈活性改造的重點工作之一,燃煤機組寬負荷脫硝改造勢在必行。

1SCR脫硝低負荷退出原因

SCR脫硝裝置正常投放要求煙氣溫度保持在最低投放溫度(簡稱MOT)以上,一般在300℃左右。最低投入溫度,即一定NH3和SO3濃度下的煙霧在催化劑的間隙開始凝結硫酸氫銨的溫度。文獻指出,煙氣溫度低于ABS。當露點溫度時,液態ABS進入催化劑微孔遮擋活性表面,限制脫硝反應(見圖1)。

文獻認為,煙草中的SO3、th3、水分等濃度,共同決定銨鹽露點,影響MOT。文獻強調,SCR應避免在MOT下運行,防止ABS導致催化劑的間隙堵塞。文獻ABS的形成、分解過程復雜,影響因素多。文獻引導了NH3、SO3濃度和脫硝裝置的最低運輸溫度之間的關系,其中NH3與USO3在煙中的分壓與脫硝裝置的最低運輸溫度有關,呈現一定的指數函數關系。ABS冷凝溫度與NH3、SO3濃度關系的實驗結果仍有差異,但認為ABS冷凝溫度與兩者成正比關系(見圖2)。

可以看出,煙氣中ABS分析是SCR低負荷運輸的主要限制因素,這個問題的根本解決需要降低下降的NH3和SO3的濃度積累(NH3和SO3在煙氣中的量均以體積分數為10–6表示。

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