亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        燃煤電站SCR脫硝系統(tǒng)運行優(yōu)化

        2019-11-13 01:23:08胡小夫汪洋王云郝正王凱亮李偉王樺張南極
        綜合智慧能源 2019年10期
        關(guān)鍵詞:噴氨預器失活

        胡小夫,汪洋,王云,郝正,王凱亮,李偉,王樺,張南極

        (中國華電科工集團有限公司,北京 100070)

        0 引言

        燃煤電站發(fā)電過程中會釋放氮氧化物(NOx),排放到大氣中的NOx不僅會對人和動植物造成直接傷害,還會引起酸雨和光化學煙霧等二次污染。我國環(huán)保部門要求嚴格控制火電廠NOx的排放量,脫硝裝置出口NOx質(zhì)量濃度控制指標已由100 mg/m3(標態(tài))降至50 mg/m3(標態(tài)),甚至更低。目前,燃煤電站應用最廣、技術(shù)最成熟的煙氣脫硝技術(shù)是選擇性催化還原(SCR)技術(shù),而催化劑是該技術(shù)的核心[1]。

        SCR脫硝系統(tǒng)實際運行過程中,因設計缺陷、運行方式不當及設備磨損老化等原因暴露了諸多問題。如部分機組采用的SCR催化劑出現(xiàn)堵塞、積灰、中毒、坍塌等現(xiàn)象,造成脫硝效率下降和催化劑壽命縮短,催化劑提前更換或再生都會給電廠帶來直接的經(jīng)濟損失。常規(guī)SCR脫硝控制系統(tǒng)對脫硝氨氣流量控制采取固定摩爾比的方式,難以精確控制氨氮摩爾比,運行人員為保證達標排放需要進行過量噴氨,導致氨耗量和氨逃逸率增加;同時,煙氣中部分SO2會在催化劑作用下轉(zhuǎn)化成SO3,逃逸的NH3與SO3和H2O生成硫酸氫銨(ABS),隨著煙溫的降低,ABS會凝固在空氣預熱器(以下簡稱空預器)冷段的傳熱元件上并吸附煙氣中的飛灰,造成空預器阻力增大甚至堵塞,ABS還具有腐蝕性,會導致空預器蓄熱片金屬件腐蝕變脆甚至斷裂,嚴重危害機組的安全運行。SCR脫硝系統(tǒng)出口NOx質(zhì)量濃度分布不均且煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)(CEMS)測點位置不具代表性,導致SCR脫硝出口NOx測量值與脫硫入口的測量值偏差大,易造成NOx超標排放。因此,研究SCR煙氣脫硝系統(tǒng)的運行優(yōu)化措施,改善脫硝系統(tǒng)的運行狀態(tài),具有非常重要的意義。

        本文首先對SCR脫硝系統(tǒng)實際運行過程中存在的入口NH3/NOx分布不均、催化劑失活、氨逃逸及空預器堵塞等問題進行分析,然后介紹流場及噴氨優(yōu)化管理、催化劑性能控制管理和建立預警系統(tǒng)等一系列優(yōu)化調(diào)整方法,可為SCR脫硝系統(tǒng)高效安全經(jīng)濟運行提供參考。

        1 SCR脫硝系統(tǒng)存在的問題

        1.1 脫硝入口NH 3/NO x分布不均

        國家鼓勵燃煤電站進行靈活性改造,使得機組負荷變動更加頻繁,變動幅度也更大,而機組負荷的大幅變化會影響SCR脫硝系統(tǒng)入口煙氣流場及NOx的分布(分布偏差大于20%)[2]。因入口 NOx分布不均以及傳統(tǒng)噴氨工藝不能使噴氨量隨NOx質(zhì)量濃度的變化而變化,使得反應器入口處氨濃度場和煙氣NOx濃度場不匹配,導致系統(tǒng)的脫硝效率降低、氨逃逸率升高。為了保證系統(tǒng)的脫硝效率,運行人員只能過量噴氨,雖然能提高系統(tǒng)的脫硝效率,卻會導致耗氨量和氨逃逸率增加,給SCR脫硝系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟運行帶來隱患。

        1.2 SCR催化劑失活

        催化劑是SCR脫硝系統(tǒng)中最關(guān)鍵的部分,在使用過程中催化劑的活性會逐漸下降,該現(xiàn)象稱為催化劑失活。煙氣流場和濃度場的不均勻會從物理和化學2個方面對催化劑造成影響。物理方面,煙氣因速度偏差大易產(chǎn)生積灰堵塞催化劑,還會造成催化劑磨損;化學方面,煙氣溫度過高會使催化劑燒結(jié),煙氣溫度過低和濃度場不均勻會生成ABS,并使其沉積在催化劑表層,造成催化劑中毒。此外,煙氣中的有毒物質(zhì)(如As,Na,K等)也會導致催化劑中毒失活。

        1.2.1 催化劑堵塞

        鍋爐燃燒產(chǎn)生的飛灰顆粒和流場分布不均是造成催化劑堵塞的主要原因。細小的飛灰顆粒在SCR反應器上游聚集到一定程度后掉落到催化劑表面,形成搭橋后造成催化劑堵塞;粒徑較大的爆米花狀飛灰則直接飄落至催化劑表面形成堵塞。研究發(fā)現(xiàn),SCR脫硝催化劑服役期間,上層催化劑堵塞最為嚴重,中層和下層催化劑狀態(tài)基本良好。某電廠上層SCR脫硝催化劑入口處堵塞現(xiàn)象如圖1所示。催化劑堵塞會造成SCR脫硝系統(tǒng)壓力損失增大,并導致脫硝效率下降,嚴重影響脫硝系統(tǒng)的正常運行。

        1.2.2 催化劑磨損

        輕微的飛灰磨損可以促進催化劑表面更新,以保持良好的活性,但過度磨損會使催化劑表面活性組分過快流失而導致脫硝效率下降;同時,磨損還會使催化劑局部變薄,甚至造成催化劑斷裂[1,3-4]。研究發(fā)現(xiàn),流場分布不均是導致催化劑層磨損的主要原因,其中整流格柵支撐橫梁前側(cè)和后墻側(cè)的SCR脫硝催化劑磨損最為嚴重。

        圖1 某電廠上層SCR脫硝催化劑入口處堵塞現(xiàn)象Fig.1 Blockage of the upper layer SCR denitration catalyst at the inlet in a power plant

        1.2.3 催化劑燒結(jié)

        煙氣溫度過高會導致催化劑微晶尺寸逐漸增大或原生粒長大,同時還會引起化學組成和相組成變化、載體包埋活性組分、活性組分聚集以及活性組分揮發(fā)等問題,造成催化劑永久失活,會導致脫硝效率下降和氨逃逸率增加,影響脫硝系統(tǒng)的正常運行。

        1.2.4 催化劑中毒

        煙氣中含有的堿金屬、堿土金屬、砷和磷等有毒物質(zhì)以及其中的某些組分在催化劑表面生成硫酸銨、硫酸氫銨和硫酸鈣等是造成SCR催化劑中毒的主要原因,圖2為堿金屬K+引起的催化劑中毒機理示意圖。K+與SCR催化劑表面的活性位點“B”酸位發(fā)生反應,生成V-OK,削弱了催化劑表面“B”酸位的酸性,使催化劑吸附NH3的能力下降,抑制SCR反應活性中間體NH4+的生產(chǎn),使得催化活性隨之下降[1,5-6]。

        圖2 SCR催化劑堿金屬K+中毒機理Fig.2 SCR catalyst alkali metal K+poisoning mechanism

        1.3 氨逃逸及空預器堵塞

        燃煤電站安裝SCR煙氣脫硝系統(tǒng)后,普遍存在氨逃逸現(xiàn)象。SCR反應器入口前NH3和NOx混合不均勻,導致反應器內(nèi)局部區(qū)域的NH3和NOx反應不匹配,未反應的NH3隨煙氣一并進入下游設備,形成氨逃逸現(xiàn)象,給電廠帶來經(jīng)濟損失;同時,逃逸的NH3還會和煙氣中的SO3和H2O反應形成ABS凝結(jié)在下游的空預器內(nèi),腐蝕空預器冷段并與煙氣中的粉塵結(jié)合導致空預器堵塞,嚴重威脅機組的安全運行。

        2 運行優(yōu)化方法

        2.1 流場及噴氨優(yōu)化管理

        在不影響鍋爐整體運行的前提下,對機組進行流場及噴氨優(yōu)化調(diào)整,不僅可以保證系統(tǒng)具有高的脫硝效率和預防催化劑磨損,還能降低氧逃逸率,解決空預器堵塞問題,實現(xiàn)SCR脫硝系統(tǒng)高效、安全、經(jīng)濟運行。

        2.1.1 入口NOx流場優(yōu)化

        采用導流板、煙氣混合器、整流器等對脫硝入口煙氣進行調(diào)整,可以提高SCR反應器入口流場的均勻性及NH3/NOx混合的均勻性。盧洪波等[7]研究發(fā)現(xiàn),隨著導流板組數(shù)(6~9)的增加,反應器內(nèi)流場的均勻性得到改善,但依然存在少數(shù)小型渦流,加入整流格柵對流場分布的均勻性具有顯著的改善作用。黃鑒琦等[8]提出在豎直煙道中安裝圓盤靜態(tài)混合器代替常規(guī)導流板,可以在較低的壓阻下解決SCR脫硝系統(tǒng)催化劑入口截面氣固兩相混合不均的問題,有效延長催化劑的使用壽命。王朝陽等[9]對某電廠1 000 MW塔式鍋爐脫硝系統(tǒng)雙變截面煙道處的導流板布置方式進行研究,提出了將原截面煙道拆分為X,Z方向的2個變截面煙道的改造方案,消除了系統(tǒng)內(nèi)的回流區(qū)和低速區(qū),使流場的均勻性顯著提升。程智海等[10]對某600 MW超臨界燃煤機組的SCR煙氣脫硝系統(tǒng)內(nèi)流場進行數(shù)值模擬,結(jié)果表明,采用不同傾角的平直形、圓弧形或圓弧-平直形導流板可以有效抑制煙道彎頭處煙氣速度分離的現(xiàn)象,將催化劑入口速度偏差從空塔時的86.31%降至 8.60%。呂太等[11]研究發(fā)現(xiàn),通過適當調(diào)大圓盤導流板的傾角及各噴口的噴氨速度,可以有效改善催化劑層入口處NH3/NOx分布的均勻性,使入口處氨氮摩爾比相對標準偏差控制在4%以下。

        2.1.2 噴氨優(yōu)化調(diào)整

        SCR脫硝系統(tǒng)正常穩(wěn)定運行的關(guān)鍵之一是還原劑NH3與NOx能達到最佳混合。實際工程應用中,普遍采用渦流式靜態(tài)混合噴射裝置和線性控制式噴氨格柵。但這2種裝置不能保證噴氨量與煙氣中的NOx相互匹配,為了保證各負荷下催化劑入口截面NH3和NOx分布的均勻性,降低入口處氨氮摩爾比相對標準偏差,分區(qū)控制式噴氨格柵技術(shù)應運而生。該技術(shù)將煙道分成若干個大小相同的獨立區(qū)域,每個區(qū)域配若干個噴嘴,每個區(qū)域的噴氨量可以單獨控制,從而保證噴氨量與煙氣中的 NOx相互匹配[12]。翁驥等[13]在對噴氨格柵采用分區(qū)控制式噴射技術(shù),使得該系統(tǒng)在維持總脫硝效率基本不變的情況下,出口NOx質(zhì)量濃度和氨逃逸率的峰谷差異顯著下降。郝功濤等[14]通過分區(qū)噴氨優(yōu)化調(diào)整,使得SCR裝置A,B側(cè)出口NOx質(zhì)量濃度分布相對標準偏差分別下降了52%和69%,氨逃逸率也分別降低了63%和54%。羅志等[15]在某電廠660 MW機組上進行了分區(qū)混合動態(tài)噴氨技術(shù)改造,改造后催化劑入口截面速度及氨氮摩爾比分布均勻性顯著提高,同時還降低了氨耗量。

        2.2 催化劑性能管理

        2.2.1 催化劑失活的控制方法

        (1)堵塞的控制方法。在催化劑安裝過程中,需要將支撐結(jié)構(gòu)并列排好,盡量減少層疊區(qū)和煙氣倒流現(xiàn)象,有效減少飛灰顆粒的沉淀,從而降低催化劑的堵塞。在催化劑服役期間,應在SCR脫硝反應器內(nèi)加裝吹灰裝置(如聲波吹灰器、蒸汽吹灰器和吹灰炮等),通過自動控制系統(tǒng)對催化劑進行定時吹掃,停機前更需要充分吹灰。

        (2)磨損的控制方法。飛灰對催化劑的磨損不僅受煙氣流速和飛灰顆粒質(zhì)量濃度的影響,還受飛灰顆粒的性質(zhì)、成分、密度等性質(zhì)影響[16]。飛灰顆粒的性質(zhì)由煤質(zhì)及鍋爐燃燒特性等所決定,較難控制,催化劑的磨損速率與煙氣流速的3.3次方成正比,而煙氣中飛灰的質(zhì)量濃度可通過優(yōu)化SCR反應器入口煙氣流場進行控制。電廠選取催化劑時,應對催化劑進行專業(yè)檢驗,以確保催化劑的機械強度、抗磨碎率符合要求;催化劑服役期間,通過在SCR反應器入口前安置導流板、煙氣混合器、整流器等方式,提高飛灰顆粒在煙氣流場中分布的均勻性,達到預防催化劑磨損失效的目的。

        (3)燒結(jié)的控制方法。催化劑制備過程中,可通過加入熱穩(wěn)定劑來減少燒結(jié)現(xiàn)象的發(fā)生[4]。催化劑服役期間,將反應溫度控制在塔曼溫度以下,可顯著減少催化劑的燒結(jié)速率,但反應溫度降低勢必會影響脫硝效率,可通過提高催化劑活性或增加催化劑表面積等方法來彌補。

        (4)中毒的控制方法。催化劑投入運行前,通過模擬分析等方法判斷催化劑可能出現(xiàn)的中毒現(xiàn)象,在催化劑制備過程中添加抗中毒組分,達到延緩催化劑中毒的目的。催化劑服役期間,通過定期吹掃對催化劑表面進行清潔,可有效延緩各種化學元素在催化劑內(nèi)的擴散,從而降低催化劑的中毒程度;若確定催化劑對某種化學元素存在嚴重中毒現(xiàn)象,可以有針對性地降低燃煤中該化學元素的含量。

        2.2.2 催化劑壽命預測

        催化劑是燃煤電站SCR脫硝系統(tǒng)的核心,在運行過程中會緩慢失活,及時預測催化劑壽命并提出更換或加裝方案是保證SCR脫硝系統(tǒng)高效、經(jīng)濟運行的關(guān)鍵。董長青等[17]針對燃煤電站SCR脫硝催化劑運行過程中的失活機理,建立了SCR催化劑的壽命預測方法,并對失活動力學模型進行了修正及驗證。傅玉等[18]基于SCR反應器的基礎模型和失活模型,建立了催化劑壽命管理模型,并在此基礎上獲得了催化劑最優(yōu)管理方案。

        2.3 建立預警系統(tǒng)

        2.3.1 溫度預警

        反應溫度不僅決定催化劑的化學反應速度,還決定其化學反應活性。SCR反應只有在特定的溫度區(qū)間(如320~420℃)才會發(fā)生。當鍋爐降低負荷運行時,省煤器出口煙溫隨之降低,通過SCR系統(tǒng)的煙氣溫度可能會降到允許的最低連續(xù)運行溫度以下。當催化劑運行溫度低于320℃時,催化反應速率較慢,脫硝效率相對較低,氨逃逸率增大,在低溫下生成的銨鹽會造成催化劑微孔堵塞,不利于脫硝反應的進行,還會造成下游空預器堵塞,因此低溫運行超過24 h需要進行預警并停止噴氨。在300~420℃連續(xù)運行時,若因負荷變化等原因造成催化劑運行溫度達420℃以上超過5 h或每年出現(xiàn)4次以上超溫,需要進行高溫預警,以防催化劑大面積燒結(jié)失活。

        2.3.2 催化劑活性預警

        將催化劑活性下降速率k作為催化劑預警指標之一,當k≥20%時,催化劑可能因燒結(jié)、中毒等原因而存在失活風險,需要對其進行預警,以確保SCR系統(tǒng)具有良好的NOx轉(zhuǎn)化率,使超標罰款造成的損失降到最低。

        其中:K2為催化劑在某實際運行周期內(nèi)的平均活性;K1為催化劑在某平穩(wěn)運行周期內(nèi)的平均活性。

        2.3.3 SO2/SO3轉(zhuǎn)化率超標預警

        通過測量SCR脫硝系統(tǒng)兩端煙道中SO2和SO3的質(zhì)量濃度計算SO2轉(zhuǎn)化率a,將a作為脫硝系統(tǒng)預警指標之一,當a大于1%時,系統(tǒng)進行報警,以減少空預器ABS堵塞嚴重而引起的機組非計劃停運次數(shù),保證機組可靠、連續(xù)運行。

        式中:ρSO3-ex為脫硝系統(tǒng)煙道出口處測量的SO3質(zhì)量濃度;ρSO3-in為脫硝系統(tǒng)煙道入口處測量的SO3質(zhì)量濃度;ρSO2-in為脫硝系統(tǒng)煙道入口處測量的SO2質(zhì)量濃度。

        3 結(jié)束語

        工作的重中之重,本文針對SCR脫硝系統(tǒng)實際運行中存在的反應器入口NH3/NOx分布不均、催化劑失活、氨逃逸率高及空預器堵塞等問題,提出了SCR脫硝系統(tǒng)運行優(yōu)化管理方法。對機組進行流場及噴氨優(yōu)化調(diào)整可以保證系統(tǒng)高的脫硝效率、預防催化劑磨損和降低氧逃逸率;對催化劑性能進行管理可以獲得最優(yōu)的催化劑壽命管理方案;通過建立預警系統(tǒng)盡早發(fā)現(xiàn)各類故障和缺陷,以保證SCR脫硝系統(tǒng)更加高效、安全、穩(wěn)定地運行。

        猜你喜歡
        噴氨預器失活
        基于前置脫硝的球團煙氣污染物超低排放技術(shù)開發(fā)與應用
        一種回轉(zhuǎn)式空預器進水卡澀跳閘快速恢復方法
        江西電力(2022年2期)2022-03-23 07:23:32
        焦爐煙氣除塵脫硫脫硝一體化工藝的研究應用
        空氣預熱器排煙溫度偏差分析
        回轉(zhuǎn)式空預器轉(zhuǎn)子停轉(zhuǎn)報警信號改造
        選擇性非催化還原煙氣脫硝技術(shù)在垃圾焚燒發(fā)電廠的應用
        管式空氣空預器泄漏分析及改進
        豐潤熱電公司脫硝噴氨自動邏輯優(yōu)化及研究
        科學家(2015年12期)2016-01-20 06:47:38
        草酸二甲酯加氫制乙二醇催化劑失活的研究
        河南科技(2015年2期)2015-02-27 14:20:35
        冷凍脅迫下金黃色葡萄球菌的亞致死及失活規(guī)律
        食品科學(2013年19期)2013-03-11 18:27:17
        亚洲日产精品一二三四区| 日本女优爱爱中文字幕| 成h视频在线观看免费| 97人伦影院a级毛片| 亚洲精品无播放器在线播放| 99热成人精品国产免国语的| 亚洲精品色播一区二区| 国产黑丝美腿在线观看| 少妇性饥渴bbbbb搡bbbb| 国模精品二区| 午夜国产在线精彩自拍视频| 少妇精品亚洲一区二区成人| 欧美日韩一区二区综合| 国产精品亚洲午夜不卡| 亚洲国产精品天堂久久久| 亚洲精品无码精品mv在线观看| 全部孕妇毛片丰满孕妇孕交| 中文字幕无码日韩欧毛| 亚洲天堂一区二区三区| 亚洲夜夜性无码| 欧美不卡视频一区发布| 丰满人妻AV无码一区二区三区| 亚洲av高清不卡免费在线| 国产精品毛片一区二区三区| 久久久久亚洲av无码尤物| 国产亚洲一区二区三区三州| 国产精品国产三级国产专播下| 黄网站欧美内射| 久久精品国产亚洲5555| 亚洲hd高清在线一区二区| 男女性爽大片视频| 亚洲天堂2017无码中文| 高清av一区二区三区在线| 亚洲精品中文字幕乱码影院| 亚洲丁香五月天缴情综合| 久久夜色精品国产亚洲噜噜 | 国产免费内射又粗又爽密桃视频| 91高清国产经典在线观看| 蜜桃精品国产一区二区三区| 80s国产成年女人毛片| 老妇肥熟凸凹丰满刺激|