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燃煤机组 SCR脱硝系统低负荷下退出的原因

日期:2021/7/13 Click:705
分析了以往燃煤机组SCR脱硝系统低负荷下退出的原因,介绍了宽负荷脱硝改造方案,其主要包括:提高SCR入口烟温技术,使用宽温度范围催化剂和采用碱性吸附剂脱除烟气中SO3技术。灵活性将是未来考核火电机组的重要指标,探寻提升火电机组灵活性的技术路径,适应新的能源战略要求,实现在役大容量火电机组的技术改造优化具有实际意义。
为了满足火力发电机组的灵活性改造要求,机组必须在超低负荷下安全稳定地运行,其中低负荷脱硝改造是重要的组成部分。分析了以往燃煤机组SCR脱硝系统低负荷下退出的原因,介绍了宽负荷脱硝改造方案。其主要包括提高SCR入口烟温技术、使用宽温范围催化剂和使用碱性吸附剂除烟中的SO3技术。

从最初的投资、改造工期、改造效果、其他收益等方面全面比较了各方案的优缺点,提出了因厂制宜、因机制宜的改造构想。同时指出,碱性吸附剂脱除SO3技术具有消除蓝烟羽、预防空气预热器堵塞、防止设备腐蚀、减少脱硫废水产生量和重金属合作脱除等其他技术不具备的额外收益,未来应加快发展。

2021年,全国火电设备平均小时数为3836.6时,与2021年相比,山东、北京、河北以外的省份小时数有所下降,很多煤电企业面临负荷低的压力。统计数据显示,中国大容量火电机组峰值调整深度不到50%,北方地区热电机组峰值调整深度只有20%左右。2021年能源局发布《关于发布火电柔性改造试验项目的通知》,标志着中国正式启动火电柔性改造模范试验。

火力发电的灵活性改造要求单元在超低负荷下(负荷下限从原来的45%下降到30%,甚至更低)安全稳定运行、负荷快速上升、低负荷脱硝投入等,其中低负荷脱硝改造是重要的组成部分,即使利用时数高的发电站,为了满足风力发电、光伏等非化石能源的充分消耗要求,也面临着调整峰值困难的问题。灵活性将是未来评价火力发电机组的重要指标,探索提高火力发电机组灵活性的技术途径,适应新能源战略要求,实现大容量火力发电机组技术改造优化具有现实意义。

长期以来,SCR脱硝仍然是中国脱硝技术领域和脱硝市场的主流技术。中国煤电机组的SCR脱硝系统。(以下简称SCR)。多采用高温、高尘布置,催化剂以钒钛钛金属系统为主,活性温度为320~420℃。锅炉低负荷运行时,SCR入口烟气温度低于催化剂活性温度,受此限制的脱硝系统必须强制退出。但环境保护部要求火电机组必须在任何电荷下排放达标,因此保证在SCR低负荷下脱硝效率是火电灵活性改造的重点工作之一,燃煤机组宽负荷脱硝改造势在必行。

1SCR脱硝低负荷退出原因

SCR脱硝装置正常投放要求烟气温度保持在最低投放温度(简称MOT)以上,一般在300℃左右。最低投入温度,即一定NH3和SO3浓度下的烟雾在催化剂的间隙开始凝结硫酸氢铵的温度。文献指出,烟气温度低于ABS。当露点温度时,液态ABS进入催化剂微孔遮挡活性表面,限制脱硝反应(见图1)。

文献认为,烟草中的SO3、th3、水分等浓度,共同决定铵盐露点,影响MOT。文献强调,SCR应避免在MOT下运行,防止ABS导致催化剂的间隙堵塞。文献ABS的形成、分解过程复杂,影响因素多。文献引导了NH3、SO3浓度和脱硝装置的最低运输温度之间的关系,其中NH3与USO3在烟中的分压与脱硝装置的最低运输温度有关,呈现一定的指数函数关系。ABS冷凝温度与NH3、SO3浓度关系的实验结果仍有差异,但认为ABS冷凝温度与两者成正比关系(见图2)。

可以看出,烟气中ABS分析是SCR低负荷运输的主要限制因素,这个问题的根本解决需要降低下降的NH3和SO3的浓度积累(NH3和SO3在烟气中的量均以体积分数为10–6表示。

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