高井热电厂SCR脱硝系统性能检测
摘要:介绍了高井热电厂SCR脱硝工艺流程,针对电厂SCR法脱硝系统的主要性能指标进行了现场检测,并对检测结果进行分析,为SCR脱硝系统的竣工验收提供参考。
关键词: SCR,性能检测,脱硝效率
1 高井热电厂SCR脱硝工程简介
1. 1 概况
大唐国际发电股份有限公司北京高井热电厂始建于1959年,总装机容量600MW。1、2号100MW 汽轮发电机组,配1～4号220 t/h高温高压煤粉锅炉,两炉一机; 3～6号100MW汽轮发电机组,分别配5～8号410、430 t/h高温高压煤粉锅炉,其中1～ 6号机组为供热机组。
由于北京市的烟气污染物排放标准日趋提高, 要求NOx 排放质量浓度在200mg/m3 (标干6%O2 ) 以下。为此,从2006年9月开始,分别由北京国电龙源环保工程有限公司和辽宁科林环保工程有限责任公司对高井热电厂1～8号炉进行烟气脱硝系统建设。工程采用选择性催化还原( SCR)脱硝工艺, 要求在设计煤种及校核煤种、锅炉最大工况(BM2 CR) 、处理100%烟气量条件下脱硝效率不低于 80% (远期不低于90% ) 。
高井热电厂烟气脱硝工程从2006年9月起开始设计、施工,至2008年2月, 1～5号炉和7号炉均完成了168 h试验, 2008 年3 月顺利完成了6、8 号炉168 h试验。
1. 2 SCR系统工艺流程
来自锅炉的烟气流经高、低温省煤器,在尾部烟道中与喷入的氨充分混合,然后进入SCR反应器, 在催化剂的作用下与NOx 反应完成脱硝过程。脱硝后的烟气经由回转式空预器进入布袋除尘器除尘后从烟囱排放。SCR系统工艺流程见图1。
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高井热电厂烟气脱硝系统按照每台炉配2个反应器,反应器内催化剂层2层运行、1层预留设计。催化剂总使用寿命10 a (按年运行大于7 500 h计) 。脱硝剂采用纯度为99. 5%的液氨(纯氨) 。
2 SCR脱硝系统性能检测
2. 1 检测方法
(1) NOx 检测。NO、NO2、O2 用NGA 2000 (德国)分析器进行采样, NO采用红外分析法,检测范围0 ～3 347mg/m3 ,最低检测限为3. 3mg/m3 ; NO2 采用紫外分析法,检测范围0～1 025mg/m3 , 最低检测限为1. 0mg/m3 ; O2 采用顺磁分析法,检测范围为 0～100%,最低检测限为0. 05%。
(2)氨逃逸量检测。SCR系统出口氨的质量浓度检测采用次氯酸钠—水杨酸分光光度法分析,即用TH - 880 IV型微电脑烟尘平行采样仪进行等速 (气体流量取6L /min)采样,再用722型分光光度计分析,本方法的测定范围为0. 008 ～110mg/m3 ,最低检出浓度0. 008mg/m3。
(3 ) SO2 /SO3 转化率检测。SO2 用NGA 2000 (德国)分析器连续采样,然后采用紫外法检测其浓度,仪器检测范围为0～7 150mg/m3 , 最低检测限为 3. 7mg/m3。
2. 2 检测结果与讨论
2. 2. 1 SCR系统脱硝效率
高井热电厂1 ～8 号炉原烟气的NOx 浓度和 SCR 系统脱硝效率检测结果见图2。本文NOx 、 SO2、氨的质量浓度值均为标准状态干烟气、氧分为6%状态下的数值。
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从图2可以看出, 1～4号炉原烟气NOx 质量浓度在492. 2mg/m3 ～793. 4mg/m3 之间, SCR系统脱硝效率为80. 6%～83. 6%。5、6号炉原烟气NOx 质量浓度在546. 2mg/m3 ～822. 9mg/m3 之间, SCR系统脱硝效率为80. 0% ～84. 7%。7、8 号炉原烟气 NOx 质量浓度在647. 9mg/m3 ～893. 5mg/m3 之间, 脱硝效率为81. 2%～84. 3%。
该电厂1～8号炉的原烟气NOx 质量浓度设计值为500mg/m3 ,而检测期间原烟气NOx 质量浓度值基本上都超过了设计值。测试结果表明, 1～8号炉的SCR系统在不同运行工况和燃用不同煤种的情况下,其脱硝效率均达到并超过设计要求。
2. 2. 2 脱硝系统SO2 /SO3 转化率
在不同工况和燃用不同煤种的情况下,检测脱硝系统进、出口SO2 浓度,再以此计算出SO2 /SO3 转化率, 1～8号炉脱硝系统检测结果见表1。
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从表1可见, 1～4号炉脱硝系统入口SO2 质量浓度在1 048. 0～3 474. 0mg/m3 之间, SO2 /SO3 转化率为0. 78%～0. 97%。5、6号炉脱硝系统入口SO2 质量浓度在2 228. 1～4 406. 2mg/m3 之间, SO2 /SO3 转化率为0. 66% ～0. 91%。7、8 炉SCR 脱硝系统入口SO2 质量浓度在1 681. 7 ～3 366. 0mg/m3 之间, SO2 /SO3 转化率为0. 77% ～0. 94%。此结果表明, 1～8号炉SCR脱硝系统的SO2 /SO3 转化率均不超过1% ,达到设计要求。
2. 2. 3 脱硝系统氨逃逸量
催化剂的寿命决定了脱硝系统的运行成本。随着催化剂活性的降低,氨的逃逸量也在逐渐增加,当氨的逃逸量超出允许值时就必须要更换催化剂。所以,系统运行中一定要检测氨的排放量。
高井热电厂1～8号炉SCR脱硝系统氨逃逸量检测结果详见表2 (表中烟气量为标准状态值) 。
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从表2可见, 1～8号炉SCR脱硝系统出口氨的质量浓度最高为2. 701mg/m3 ,最低0. 020mg/m3。在同1台炉不同运行工况下, SCR系统出口氨浓度并不随机组负荷的下降而降低。而在相同的运行工况下, 不同锅炉脱硝系统出口氨浓度与机组负荷无关。所以,在脱硝效率满足设计要求的情况下,只要控制系统喷氨量, SCR系统出口的氨逃逸量就可以控制在比较低的水平。
3 结语
在原烟气NOx (6%O2 )浓度大于设计值的情况下,大唐国际发电股份有限公司北京高井热电厂1 ～8号炉SCR系统脱硝效率、SO2 /SO3 转化率、氨逃逸量均达到了设计要求。控制系统的喷氨量,不仅可以将SCR系统出口氨浓度控制在比较低的水平, 还可抑制系统产生硫酸铵,相应地延长了催化剂的使用寿命,降低了系统的运行成本。
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