大型燃煤机组SCR脱硝系统优化

江西某电厂660 MW燃煤机组SCR系统氨逃逸严重,催化剂层老化迅速,空预器运行短时间内会堵塞。为了改善SCR系统氨逃逸问题和机组运行可靠性,通过数值模拟的方法,结合物理模型速度场冷态实验及现场NO_x浓度测试结果,建立脱硝系统三维模型,模拟了不同圆盘导流板安装角度及不同喷氨方案下SCR系统流场分布。对模拟结果进行对比和分析,提出适当调大圆盘导流板倾角和合理差异化调整各喷口喷氨参数的优化方案,使第一层催化剂层入口处NH_3浓度、NO_x浓度和NH_3/NO_x分布都能很好地满足设计和运行要求,为大型燃煤机组SCR脱硝系统的优化调整和运行提供参考。     

基于SCR反应器NO_x均匀度测试的脱硝系统超低排放改造

以东北地区某350 MW火电机组为研究对象,对其超低排放改造后的脱硝系统择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)反应器进行性能测试,利用所获数据绘制等高线图和折线图,研究并分析了SCR反应器出、入口烟气流场和NO_x浓度场的分布特性。结果显示,脱硝系统平均效率为97.37%,SCR反应器出口NO_x平均浓度为13.31 mg·m~(-3),均达设计要求(脱硝效率≥91.1%,出口浓度≤40mg·m~(-3)),总体脱硝性能表现良好。结果表明:入口NO_x均匀度较好;甲、乙侧反应器出口烟道NO_x浓度的离散度分别为31.49%、56.90%,高于设计值(≤15%),出口NO_x分布不均匀。技术改造使得该机组SCR反应器出口NO_x浓度满足了超低排放限值的要求(≤50 mg·m~(-3)),却在喷氨优化调整、喷氨格栅清理以及催化剂压差控制等方面存在不足。在增加新催化剂层的基础上,对于催化剂层结构疏通、喷氨自动控制、烟气流场的校核与改造等方面仍有提升的空间。     

调峰燃煤机组选择性催化还原烟气脱硝的建模预测优化

调峰燃煤机组的运行对选择性催化还原烟气脱硝(SCR-DeNO_x)系统的性能提出了新的挑战。通过比较BP神经网络(BP)算法和遗传算法优化BP(GABP)算法的直接模型和间接模型,得到出口NO_x浓度和氨逃逸浓度预测的最佳模型。结果表明,对出口NO_x浓度和氨逃逸浓度预测的最佳模型均为GABP算法的间接模型。该模型不仅精度高,可以适应不同的负荷,而且可以同时预测出口NO_x浓度和氨逃逸浓度。对出口NO_x浓度预测的相对误差均在±10%以内,均方根误差和平均绝对百分比误差分别仅为2.76mg/m3和4.49%;对氨逃逸浓度预测的相对误差基本都在±50%以内,均方根误差和平均绝对百分比误差分别为0.13mg/m3和24.29%。     

SCR系统超洁净排放调整与出口NO_x均匀性分析

针对典型SCR系统普遍存在的出口烟道与烟囱处NOx在线监测值不一致的问题与超洁净排放要求,选择2台流场与喷氨格栅结构不同的SCR系统进行性能与优化调整实验。通过对喷氨格栅区域烟气分布与喷氨调整前后出口烟道内NOx分布的测试,分析了导致问题的原因与调整方案的有效性以及不同喷氨格栅结构的优劣性。结果表明:喷氨格栅区域烟气流场分布与区域喷氨量的不一致性是导致不同点位NOx浓度在线监测值不一致的原因;依据调整方案能有效实现SCR出口烟道内NOx浓度均匀分布与超洁净排放的要求;改造后,能针对烟道宽度方向上烟气不均现象进行区域喷氨量调整的喷氨格栅结构Ⅱ与更均匀的烟气分布,促使调整后的2号机组A、B两侧出口NOx浓度分布相对标准偏差明显优于1号机组。     

SCR脱硝在燃煤电厂超低排放中的适用性分析

通过流场模拟、化学动力学计算、并结合物理实验,全过程研究SCR反应器内烟气组分的动量/能量/质量传递及脱硝还原反应,计算在不同入口NO_x浓度下SCR出口NO_x和氨逃逸的排放量及空间分布,确定SCR在NO_x超低排放要求下的适用范围。研究结果表明,为实现NO_x50 mg·Nm~(-3)并同时满足NH_32.28 mg·Nm~(-3)的要求,2层SCR催化剂可处理的入口烟气NO浓度上限为240 mg·Nm~(-3),而3层SCR催化剂则可对NO浓度380 mg·Nm~(-3)的烟气实施超低排放治理,为合理选择SCR超低排放设计方案提供了数据支撑。     

SCR脱硝系统分区控制式喷氨格栅的优化

安徽芜湖电厂2~#炉喷氨格栅采用分区控制式喷射技术。由于格栅阀门开度、浓度场、速度场三者之间耦合较差,导致反应器出口烟道NH_3/NO_x分布极不均匀,实测NO_x最大偏差达74.7 mg·m~(-3),NH_3逃逸率最高达11.4μL·L~(-1),下游空气预热器安全运行受到严重影响。基于全区域NH_3/NO_x等摩尔比理念,并综合考虑该反应器入口的浓度场和速度场状况进行喷氨格栅优化。调整后,在660、500、330 MW3种典型工况下,NO_x浓度最大偏差分别降至5.8、10.3、11.8 mg·m~(-3),NH_3逃逸率由调前的4.64μL·L~(-1)分别降至调后的2.67、3.03、2.14μL·L~(-1)。系统总效率基本不变,但效率峰谷差异下降明显。     

氨法脱硫工艺硫酸铵颗粒生成与排放的影响因素分析

针对氨法脱硫工艺实践过程中出口硫酸铵颗粒物浓度高的现象,通过测试某氨法脱硫塔结构优化前、后不同运行条件下净烟气硫酸铵浓度,分析烟气处理量、浆液含固量、烟气温度、工艺水淋洗等因素对其浓度变化的影响规律,提出了氨法脱硫工艺改造的新思路。结果表明:硫酸铵能穿透采样的滤膜与滤筒;优化前、后出口硫酸铵浓度随锅炉负荷的增长而加速增长,随浆液含固量的增加(由5%增加至45%)先加速增长,然后(由45%增加至55%)增长速度逐渐减小,随喷淋水量的增加而降低;浆液含固量与烟气温度是影响硫酸铵析出量,导致出口硫酸铵逃逸的关键因素。因此,降低烟气温度与缩短浆液含固量高条件下的运行时间能是氨法脱硫改造的新思路。     

脱硝系统烟气流场的性能与优化

选择性催化还原(SCR)系统均匀喷氨后,空气预热器易出现堵塞,并且出口在线检测位置不具代表性。为此,根据国内典型SCR系统建立等尺寸的物理结构模型,利用计算流体力学(CFD)技术对烟道与装置内烟气分布、烟气与NH3的混合、压降分布及其原因进行分析,并对导流板的结构进行优化。同时,通过与现场实测入口速度、压降值的对比,论证了数值模型的准确性。结果表明,烟道缩放区域导流板促使烟气均匀分布的同时也使烟气产生倾斜的流动惯性,这使得喷氨格栅(AIG)区域的速度偏差过大,导致了烟气与NH3混和的不均匀,是氨逃逸率高与出口NOx不均匀的首要原因;优化的导流板结构消除了烟气倾斜的流动惯性,进一步促进了AIG区域与催化剂上层烟气的均匀分布以及烟气与NH3的均匀性混合。     

水泥厂氨排放标准存在的问题及氨排放控制

为控制水泥脱硝工程产生的氨排放问题,中国发布《水泥工业大气污染物排放标准》(GB 4915—2013)对水泥企业氨排放限值提出明确要求。但水泥脱硝设施同步配套的氨在线检测仪记录数据表明,多数水泥厂脱硝后的氨排放浓度远超过标准限值。为此,对照火电厂相关标准和技术规范,指出了水泥工业氨排放标准和技术规范文件中存在的问题。结合实际检测数据和国外相关文献,确认水泥工业存在"本底氨"排放,水泥原料、协同处理废弃物、生产工况变化是导致本底氨排放的主要原因。选择性非催化还原(SNCR)脱硝设施产生的氨逃逸将增加氨排放浓度,反应温度窗口、停留时间、氨/氮摩尔比(NSR)、喷射方案等均会影响氨逃逸浓度。优化水泥生产工艺、SNCR脱硝工艺或配套选择性催化还原(SCR)脱硝系统等方式可有效控制水泥厂本底氨及氨逃逸。     

选择性非催化还原系统对垃圾焚烧发电厂锅炉腐蚀的影响综述

选择性非催化还原(SNCR)系统能有效减少垃圾焚烧发电厂烟气中NO_x排放浓度。但SNCR系统以尿素为还原剂,会对锅炉水冷壁产生腐蚀,大大降低了水冷壁的使用寿命。因此,对SNCR系统腐蚀锅炉水冷壁的问题进行了综述,并提出了短期和长期治理的方法。     

喷射量对预混合丁醇/柴油复合燃烧排放的影响

基于一台轻型高压共轨柴油机增加一套低压共轨系统实现气道定差压丁醇喷射,并控制进气温度不低于110℃以形成均质预混合气。研究了3 350 r·min~(-1)不同负荷条件下小比例丁醇喷射量对柴油机的气体排放物和颗粒物排放数量浓度、质量浓度及颗粒数量浓度粒径分布特性的影响。结果表明,在中小负荷范围内的HC和CO排放随丁醇喷射量几乎呈线性增加;在大负荷HC排放增加,但是CO排放略微减小。在小负荷工况soot质量比排放和NO_x排放随丁醇喷射量增大而降低,不存在折衷关系;在中大负荷工况soot质量比排放随丁醇喷射量增大而降低但NO_x排放随丁醇喷射量增大而升高。丁醇可明显降低各个负荷的大粒径颗粒物的数量浓度,但是会增加小粒径颗粒的数量浓度。丁醇可降低各个负荷下颗粒物的总数浓度。     

基于正交试验法的选择性催化还原脱硝系统结构优化

以实际电厂选择性催化还原(SCR)脱硝系统为基础,构建三维模型,对其内部结构进行优化,对影响脱硝效率的3种因素(前置、后置导流板数以及喷氨管位置)设计正交试验,共设计出9组试验,利用数值模拟对试验结果进行分析。结果表明,增加前置导流板数有利于提高脱硝效率,喷氨管位置对脱硝系统影响最大,喷氨管位置越低越有利,据此能得出较理想的SCR脱硝系统结构。     

基于反向传播-向量评价遗传算法模型的燃煤电站锅炉燃烧多目标优化

基于MATLAB智能工具箱对某300MW电站锅炉进行燃烧优化。利用反向传播(BP)神经网络分别建立了锅炉热效率和NO_x排放预测模型,用以预测锅炉热效率和NO_x排放特性。锅炉热效率预测的校验样本相对误差平均绝对值为0.210 0%,NO_x排放量预测的校验样本相对误差平均绝对值为2.410 0%,表明模型具有良好的准确性和泛化性。借助向量评价遗传算法(VEGA)优化模型得到锅炉热效率和NO_x排放量的优质解集合。300 MW负荷下锅炉热效率优质解集合为92.93%~93.64%,NO_x排放量优质解集合为367~413mg/m~3;270 MW负荷下锅炉热效率优质解集合为92.26%~93.56%,NO_x排放量优质解集合为360~416mg/m~3。研究结果对实际的电站锅炉燃烧具有一定的指导意义。     

SCR脱硝超低排放工程改造流场优化

采用CFD数值模拟方法对某电厂400 MW机组烟气脱硝装置流场进行了诊断,分析了导致效率低、烟道积灰以及空预器磨损等问题的具体原因,之后对此脱硝装置流场进行优化。优化结果表明:在省煤器出口水平扩张段烟道增设导流板,消除了该区域的大范围涡流,有利于减轻烟道积灰,并使喷氨区域烟气速度分布均匀;将喷氨混合装置改成喷氨格栅+圆盘混合器型式,强化了氨氮混合,使首层催化剂入口氨浓度分布均匀性得到显著改善,有利于提高脱硝效率、降低氨逃逸率;在空预器上游烟道增设导流装置,提高了空预器烟气速度分布均匀性,有利于解决空预器磨损问题。通过流场优化后,提高了此脱硝装置脱硝效率,减轻和消除了烟道积灰及空预器磨损。     

燃用天然气锅炉NO_x的排放特征与管理控制

以64台燃用天然气锅炉(≤30 MW)NO_x排放实测数据为基础,通过统计分析方法,研究了NO_x的排放特征.通过对比分析,探讨了中国燃用天然气锅炉NO_x排放控制与管理现状,讨论了进一步加强中国燃用天然气锅炉NO_x排放管理控制的可能性与可行性,并提出了相应的管理控制建议.结果表明,NO_x平均排放质量浓度为243 mg/m~3,基于燃料消耗量的平均排放因子为27.83 kg/万m~3,基于燃料发热量的平均排放因子为76.89 ng/J.建议采取分阶段控制的方式,逐步提高NO_x排放限制,从而实现控源减排目标.     

DOC/SCR组合方式及关键参数对NO_x转化效率的影响

在柴油机中等转速下,通过改变柴油机氧化催化器(DOC)和选择性催化还原催化器(SCR)的组合方式,以及改变喷嘴位置、两级SCR载体间距和催化剂成分,获得各种条件下的NO_x转化效率,为优化组合方式和关键参数提供重要数据支撑。结果表明:增加尿素喷嘴与SCR入口的相对距离,NO_x转化效率升高,喷嘴距离为45 cm较为合适;载体间距的增大,NO_x转化效率先略有升高,后急剧下降,间距为2 cm较为合适;载体体积增大,NO_x转化效率明显升高,在满足目标NO_x转化效率的前提下,载体体积不宜过大;DOC与SCR的组合方式对NO_x转化效率具有明显差异,前置DOC能够有效的提高NO_x转化效率;在催化条件下,NO_x转化效率由高到低排序为:铜基钒基铁基;对于复合催化剂而言,铜铁复合基铁铜复合基。     

对柴油机集成后处理系统催化性能的数值模拟

为研究柴油机集成后处理系统的催化性能,应用CFD软件建立包括尿素水溶液分解、一氧化氮氧化和NOx选择性催化还原化学反应的数值计算模型,计算在SCR催化器上游加装DOC和CDPF催化器后不同排气温度和氨氮比时系统的催化效率。结果表明:当温度达到300℃以上时,尿素分解效率可达81%左右;NO的氧化效率基本维持在45%~60%,系统具有很好的低温催化性能,200℃时NO_x催化效率可达76.6%;当氨氮比为1.0时,大多数工况下NO_x催化效率均高于90%,最高可达98.7%。通过台架实验验证了模拟结果与实验数据绝对误差在5%以内,表明模拟计算结果可靠,可为后处理系统的设计提供理论指导。     

平板玻璃工业窑炉烟气中低温SCR脱硝中试研究

我国平板玻璃工业正面临严峻的NOx控制形势,研究并推广玻璃窑炉高效脱硝技术对玻璃工业发展及大气环境保护均具有重要意义。选择性催化还原(SCR)脱硝技术是国内外公认效率最高的脱硝技术,然而该技术在玻璃窑炉中推广应用还面临诸多技术问题。本研究设计并建设了10 000 Nm3/h的平板玻璃工业窑炉中低温SCR脱硝中试装置,分析了玻璃窑炉烟气组分波动规律及其对SCR脱硝系统的潜在影响,考察了烟气温度、喷氨量控制和烟气处理量等工艺参数,开展了为期6 d的连续运行实验。这些在实际烟气中开展的研究为玻璃窑炉SCR脱硝技术研究分享了大量一手数据和经验。     

SCR脱硝系统烟道内流场优化

为了改善选择性催化还原法(SCR)催化剂上游烟气的流场、温度场和浓度场分布,基于CFD仿真分析技术,建立了整个脱硝系统三维模型,并通过优化导流板及整流格栅,使得速度标准偏差、浓度标准偏差、温度偏差、速度偏转角以及压降等性能指标都满足设计要求,在满足脱硝效率和氨逃逸率前提下,大大降低了烟气对催化剂层的冲刷,保证催化剂的使用寿命。最后,为了合理布置吹灰器,对优化结构下粉尘颗粒在烟道内的运动情况进行了仿真分析研究,为设计提供了依据。     

循环流化床锅炉低NO_x燃烧环保改造

循环流化床锅炉具有低NO_x燃烧的特性,但随着环保要求的不断提高,大部分此种类型锅炉已不能满足现行排放标准,需对原锅炉进行改造。考虑到循环流化床锅炉的结构特点,不适宜进行SCR改造,采用SNCR工艺需具备相应的温度窗口,并且增加还原剂的物料消耗,因此,利用循环流化床炉自身的特点进行局部改造,达到低NO_x燃烧的目的,成为一种经济的研究方向。根据某循环流化床锅炉的改造实例探讨具体改造方案及最终效果,提出一种有效的循环流化床锅炉低NO_x改造思路。