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1、火电厂烟气脱硝系统综合诊断与治理,大唐南京环保科技有限公司东南大学 能源与环境学院2014年12月,序言,随着中国环保要求的日益严格及执法力度的加强，烟气NOx排放的问题越来越受到国家环保部门和公众的重视。按照新的国家环保标准，火电厂燃煤锅炉烟气NOx排放浓度不得超过100mg/Nm3，为此国内大型火电燃煤锅炉已基本完成了脱硝改造。目前各大发电集团公司正在进行大型火电燃煤锅炉超低排放的示范改造工程，以烟气NOx排放浓度降低至50mg/Nm3以下为目标。,序言,然而，全国范围内锅炉烟气脱硝系统短时间内突击上马，设计、制造、成套、调试、运行各方面均不够成熟、技术水平参差不齐。目前在役的脱硝系统已暴
2、露出大量缺陷和问题。主要集中在流场、喷氨、氨逃逸、低温腐蚀等几个方面，进而引起一系列的问题。针对上述现状与未来发展趋势，火电厂烟气脱硝系统综合诊断与治理非常必要。,大纲,本报告针对火电厂烟气脱硝系统综合诊断与治理主要讨论如下专题：流场优化喷氨格栅优化调整炉内燃烧及NOX排放联合优化调整空预器堵塞诊断及治理烟气成分与氨逃逸测试,1.流场优化,A侧,B侧,华能国际某300MW机组SCR,1.流场优化,A侧,B侧,大唐某660MW机组SCR,1.流场优化,大唐某660MW机组SCR,1.流场优化,华电某660MW机组SCR,1.流场优化,华电某660MW机组SCR,1.流场优化,华电某660MW机组
3、SCR,1.流场优化,华电某660MW机组SCR,1.流场优化,改造前,改造后,华电某660MW机组SCR,1.流场优化,气固两相流动流场分布云图,改造后,改造前,华电某660MW机组SCR,2.喷氨格栅优化调整,某660MW机组SCR装置与喷氨格栅,2.喷氨格栅优化调整,1 雾化喷射器尿素流量超限,2 SCR出口两侧NOx排放不均,3 烟囱进口NOX偏低及A侧空预器漏风及其阻力较大等,目前存在问题,某660MW机组SCR装置与喷氨格栅,2.喷氨格栅优化调整,调整技术路线,调整前预测试两侧氨空调节总阀的调整氨空调节分阀的调整故障排除后喷氨装置调整氨空调节总阀调整前后的效果分析,某660MW机组
4、SCR装置与喷氨格栅,2.喷氨格栅优化调整,调整前预测试,大唐某660MW机组SCR,某660MW机组SCR装置与喷氨格栅,2.喷氨格栅优化调整,两侧氨空调节总阀的调整,某660MW机组SCR装置与喷氨格栅,2.喷氨格栅优化调整,B侧氨空调节分阀的调整,故障排除后B侧喷氨装置调整,某660MW机组SCR装置与喷氨格栅,2.喷氨格栅优化调整,B侧氨空调节分阀的调整,某660MW机组SCR装置与喷氨格栅,2.喷氨格栅优化调整,调整前预测试,中石化某热电厂SCR喷氨格栅调整,2.喷氨格栅优化调整,调整前后空预器出口氨逃逸对比,中石化某热电厂SCR喷氨格栅调整,3.炉内燃烧及NOX排放联合优化调整,本
5、次联合优化试验对象为大唐集团某电厂660MW机组，本调整分三个阶段完成，分别对应三个机组负荷（660、550、400MW，对应约 100%、80%、60%额定负荷）。,为了解各运行参数对锅炉效率、NOX排放的影响规律，三个机组负荷下均对如下运行参数进行单因素调整：磨煤机配煤方式、磨煤机进口风量、磨煤机投停方式、SOFA 风投运方式、运行氧量、二次风配风、SOFA 摆角、主燃烧器摆角、SCR 脱硝效率及吹灰装置。,3.炉内燃烧及NOX排放联合优化调整,不应建议低于3.0%，否则会导致CO含量及飞灰含碳量明显增加。,3.炉内燃烧及NOX排放联合优化调整,建议在满足生产安全运行的前提下，尽量降低磨煤
6、机进口风量。,3.炉内燃烧及NOX排放联合优化调整,建议风门保持大开度运行，且应避免低于60%，否则导致NOX明显上升。,3.炉内燃烧及NOX排放联合优化调整,从经济性角度出发，建议高负荷运行时，SOFA上下摆角放置最大开度。,3.炉内燃烧及NOX排放联合优化调整,当差压高于600Pa时，其变化对锅炉效率及NOX的影响均不大。,3.炉内燃烧及NOX排放联合优化调整,投运层数对NOX的影响较大，同时上层SOFA风降NOX效果更为明显。,3.炉内燃烧及NOX排放联合优化调整,均等配煤对炉效未有明显影响，但有利于制粉系统运行及降低NOX。,4.空预器堵塞诊断及治理,大型电站锅炉回转式空预器堵塞、低温
7、腐蚀、漏风问题由来已久，三者相互影响、相互促进，增加了SCR脱硝装置后，这种问题更加突出，治理更加困难复杂。,4.空预器堵塞诊断及治理,烟气中的水蒸汽可能因烟温降低或在接触温度较低的受热面时发生凝结。烟气中水蒸汽开始凝结的温度称为水露点。纯净水蒸汽的露点决定于它在烟气中的分压力。常压下燃用固体燃料的烟气中，水蒸汽的分压力=0.010.015MPa，水蒸汽的露点约4554。,4.空预器堵塞诊断及治理,当燃用含硫燃料时，硫燃烧后形成二氧化硫，其中一部分会进一步氧化成三氧化硫。三氧化硫与烟气中水蒸汽结合成硫酸蒸汽。烟气中硫酸蒸汽的凝结温度称为酸露点。它比水露点要高很多。烟气中三氧化硫（或者说硫酸蒸汽
8、）含量愈多，酸露点就愈高。酸露点可达140160甚至更高。烟气中硫酸蒸汽本身对受热面金属的工作影响不大，但当它在壁温低于酸露点的受热面上凝结下来时，就可能对受热面金属产生严重腐蚀作用。这种由于金属壁温低于酸露点而引起的腐蚀称为低温腐蚀。,4.空预器堵塞诊断及治理,低温腐蚀的产物以及凝结下来的酸液会捕集飞灰，引起换热元件堵塞，换热元件通道堵塞后的烟气侧、空气侧阻力增大，引起风机电耗激增、空预器漏风增大，同时空预器的换热性能降低，锅炉效率降低、热风温度降低，进而影响燃烧、制粉。即引起一系列的技术问题，严重时影响机组安全稳定运行（如风机失速；机组负荷受限；炉膛负压波动过大；磨煤机风量自动、燃烧氧量自
9、动、炉膛负压自动不能正常投入，等等），甚至被迫停机。,4.空预器堵塞诊断及治理,4.空预器堵塞诊断及治理,在火电厂空气预热器烟气环境下，SO3和NH3会发生以下两个反应生成硫酸铵和硫酸氢铵：2NH3+SO3+H2O(NH4)2 SO4=ammonium sulfate(AS)NH3+SO3+H2O NH4HSO4=ammonium bisulfate(ABS)通常情况下，AS呈颗粒状，不会与烟气中的飞灰相结合，而造成空预器的腐蚀与堵塞，基本不影响空预器的换热和机组的正常运行。,4.空预器堵塞诊断及治理,但是，硫酸氢铵在空预器工作温度范围内，可以呈现不同的形态气态、液态、颗粒状。而液态的硫酸氢铵
10、附着在空预器换热元件壁面上会捕集飞灰，且呈现出既粘又硬的特性，从而造成空预器堵塞且不易吹扫、清理。,4.空预器堵塞诊断及治理,4.空预器堵塞诊断及治理,对硫酸氢铵堵塞机理的进一步研究表明：ABS沉积主要受到进入空预器的烟气中的NH3和SO3浓度、烟气流速、烟气温度和换热元件壁温的影响；对于燃煤机组，采用高尘布置的SCR，烟气中的飞灰浓度较高，ABS在146207温度范围内为液态；对于燃油机组，烟气中的飞灰含量很低，ABS在146232温度范围内为液态。ABS发生沉积的温度区间一般在空预器的中间受热面。,4.空预器堵塞诊断及治理,4.空预器堵塞诊断及治理,对硫酸氢铵堵塞机理的进一步研究表明：AB
11、S沉积主要受到进入空预器的烟气中的NH3、SO3、O2、Cl浓度；飞灰中CaO、MgO含量；烟气流速、烟气温度和换热元件壁温的影响。对于燃煤机组，采用高尘布置的SCR，烟气中的飞灰浓度较高，ABS在146207温度范围内为液态；对于燃油机组，烟气中的飞灰含量很低，ABS在146232温度范围内为液态。ABS发生沉积的温度区间一般在空预器的中间受热面。空预器本体结构与换热元件的波形对空预器堵塞也有很大影响。,4.空预器堵塞诊断及治理,4.空预器堵塞诊断及治理,诊断煤质、灰分、催化剂的检测分析。相关浓度的分布测试。空预器壁温计算与ABS沉积温度的计算。风烟系统阻力的监测。,4.空预器堵塞诊断及治理,治理源头-煤质、氨逃逸控制，烟气温度，催化剂活性，优化燃烧调整，优化SCR流场与喷氨。空预器本体结构、换热元件形式与材质改进。吹灰-蒸汽吹灰、高压水冲洗。其它。,5.烟气成分与氨逃逸测试与监测,燃煤火电机组环保技术整体,谢谢大家Thank you韦红旗,
