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第 3 4卷 第 1 0期 2 0 1 2年 1 0月 华 电 技 术 Hu a di a n T e c h n o l o g y Vo 1 . 3 4 No . 1 O 0c t . 2 01 2 火 电厂脱硝性 能试 验分 析 杨青山 , 谭建坤 1 . 广州宇阳电力科技有限公司, 广东 广州5 1 0 6 0 0 ; 2 . 广东电力科学研究院, 广东 广州5 1 0 6 0 0 摘要 介绍了常规脱硝性能考核试验的测试项 目及测试方法 , 在此基础上 , 针对氨逃逸和 s O 取样的试验方法, 分析了 试验过程中可能存在的误差以及误差带来的影响, 可为提高电厂脱硝试验的科学性提供参考。 关键词 选择性催化还原; 脱硝; 试验 ; 测试项 目; 测试方法; 分析 中图分 类号 x 7 0 1 文献标 志码 B 文章编号 1 6 7 41 9 5 1 2 0 1 2 1 0 0 0 0 7 0 2 0 引言 随着环境污染 的 日益严重 , 人们 已认识到氮氧 化物 N O 是引起酸雨 、 酸雾 、 光化学烟雾 、 臭氧损 耗等一系列问题 的主要 污染 物之一 , 其对 生态环境 和人体健康造成了巨大危害 , 如何有效消除 N O 已 成为 目前环境 保护 的重要课 题。9 5 % 以上 的 N O 主要源于 2个 方面 约 4 9 %来 自移 动物体 如机动 车 , 约 4 6 %来 自固定物 如发 电厂 。 为 了保护人们赖以生存 的 自然环境 , 世界各 国 对 N O 的排放标准进行 了严格 限制 , 并进行了大量 关于去 除 N O 的研 究。 目前 , 选 择 性 催 化 还 原 S C R 技术 以其成熟 的技术工艺和稳定的脱硝效率 在国外火电厂中得到了较 广泛 的应用 , 国内部分 电 厂也 已开始应用。 在关注 S C R脱硝装置整体脱硝效率的同时, 所 采用催化剂的运行状态 、 磨损程度和对 系统经济性 的影 响等也应加以重视 , 而 目前 国内电厂 S C R的运 行经验并不丰富。为考察 S C R脱硝装置 特别是新 安装 的 S C R脱硝装置 的运行状 态 , 需要定期进行 系统考核试验 。 1 测试项 目 1 . 1 烟气 的温度分布 烟道内烟气温度的分布是否均匀 , 直接影 响系 统的脱硝率和 S C R脱硝装置催化剂层的使用性能。 良好 的烟气温度分布有利 于催化剂层均匀受热 , 可 提高催化剂层 的使用率 、 减小催化剂层的形变。而 当烟气温度分布十分不均匀 时, 处 于高 温区域 的催 化剂层易发生烧结 , 使催化剂受损 ; 处于低温区域 的 催化剂层则难 以达到催化反应温度 或反应速率很 慢 , 使催化剂的催化效率降低 , 进而使 氨逃逸量增 收稿 日期 2 0 1 1 0 7 0 6 ; 修 回 日期 2 o 1 2 0 31 0 大。烟气温度过低及氨逃逸量的增大会导致生成更 多的硫酸氢氨 , 长期这样运行将造成锅炉空气预热 器的堵塞和腐蚀。 1 . 2 烟气 的流速分布 烟气 的流速分布也是影响催化剂运行性能的重 要因素之一 。由于 目前 电厂的 S C R脱硝装 置大多 设置在锅炉的省煤器和空气预热器之间 , 烟气含尘 量较高 , 因此 , 当局部 烟气 流速较高时 , 对催化剂的 磨损较大, 通过相应区域催化剂的烟气量也较大 , 使 该区域催化剂层的催化反应能力受到限制 ; 反之 , 当 局部烟气流速较低时, 会加快 飞灰在催化剂表面的 沉积 , 降低催化 剂的性能。较好 的烟气流速分布能 保证烟气较均匀地通过催化剂层 , 使催化剂 的性能 达到最优 。此外 , 烟气的流速分布会影响催化剂出 口 N O 和 N H 的浓度分布 , 给系统 的经济 、 稳定 运 行带来危害。 1 . 3 烟气 中 N O的分布 S C R反应器人 口和出口的 N O及 0 浓度 , 是计 算实际脱硝率的重要数据 , 通过计算得到 的脱硝率 又可以判断现场测量仪表和分散控制系统 D C S 显 示值的准确度 。由于 S C R反应器出口烟气中 N O的 分布与系统的烟气流速分布、 氨喷射状态 、 催化剂的 性能等有直接关 系, 故 N O含量测量 的准确性显得 尤为重要 。 1 . 4氨逃逸的测量 对 S C R反应器出 口氨逃逸量进行测量 , 是为了 考察氨喷射系统的运行状况 , 同时为合理调整氨的 喷射量 、 提高系统的经济性做指导。此外 , 通过氨逃 逸量的测量 , 可粗略计算 出系统的脱硝率 , 并可作为 检测 N O含量测量准确性的手段之一。 1 . 5 S O / S O 转化率的测量 通过测量入 口 S O 和 S O 的浓度以及出 口 S O 的浓度, 很容易计算出 S O / S O 的转化率, 它是考 核催化剂选择性催化能力的重要指标 。 8 华 电技 术 第 3 4卷 1 . 6 影响系统压力损失的因素 系统压力损失受机组负荷 、 催化剂层堵灰情况 等的影响。 2 测量方法 一 般采用 网格法测量 S C R反应器的烟气温度 、 流速及 N O的分布情况 , 即在现有测孑 L 条件下 , 对每 个测孔再进行多个点的测量。常采用的测量仪表有 热电偶 、 微压计和 N O 分析仪 。 氨逃逸的测量在 S C R装置出口处进行 , 常用采 样系统如图 1所示 , 使 用分光光度法即可分析样品 中 N H, 的含量。 } / 1 / 流 匿 ] I 孽 l 嚣 穗 群 群 黢 向 魅 豳 1 . 取样枪;2 . 取样枪劫1 热器; 3吸收瓶; 4 .烟尘动态平衡 取样仪;5 . 抽气泵;6氧量计 图 1 氨逃逸测量取样 系统示意 S O 含量的测量一般采用代表点法, 在 S C R装 置人 口进行测量 , 测量仪器 为 S O 分析仪。S O 含 量的测量也采用在 S C R装置入 口和 出口用代表点 法进行取样 , 取得 的样品使用分光光度法分析其 中 的 S 0 含量。试验取样系统如图 2所示。 I / 1 / / 8 糍 壤糍蘩 黪 镳穗辩囊 囊 孽 嚣 同 隧筮麴 1 .石 英棉过热器 ;2 .加热取样枪 ; 3 . 水浴锅及蛇形吸收管; 4 .烟尘 动态平衡取样仪;5抽气泵6 . 氧量计 图2三氧化硫测量取样系统示意 在 S C R反应器入 口和出口的烟道横截面积变 化可以忽略不计时 , S C R反应器系统 的压力损失通 过测量烟道静压就可得到。 3 试验误差分 析 由于烟气的温度分布 、 流速分 布、 N O分布和系 统压力损失均使用精准 的仪表进行 网格法测量 , 误 差相对较小 , 因此 , 只针对在氨逃逸和三氧化硫取样 分析过程中存在的误差进行分析。 3 . 1 取样枪的影响 取样枪主要 由过滤头 、 枪体和加热设备组成。 过滤头对试验测量结果的主要影响 为防止 l 5 I 灰随取样气体进入取样瓶内, 过滤头内需填充物理 、 化学性质都 比较稳定且耐高温的材料 常采用石英 棉 , 但填充物的多少直接影响取样枪头的严密性。 当填充物过多时, 过滤头的空隙紧密 , 飞灰在填充物 表面聚集后会堵塞取样枪头 , 使枪体 内负压快速升 高 , 烟气取样效率降低 , 甚至难 以进行取样 , 而枪体 负压过高也易使外部空气通过连接 头进 入采样 系 统 , 从而增大试验误 差; 当填充物较少时, 飞灰易随 烟气进人取样瓶 , 飞灰 自身携带的 N H 或 s O 也会 随之进入 , 从而使烟气中 N H 或 S O 含量 的测量结 果偏大。 枪体对试验测量结果的主要影响 枪体 内应能 达到烟气无凝结或无析出物的温度以上且尽量缩小 其与烟道 内烟气 的温差 , 防止 因烟 气 中的 N H 或 S O 附着于析出物上 停留于枪体内 而增大测量误 差 , 烟气加热温度一般设置在 3 0 0℃ 以上 ; 此外 , 由 于取样过程中要测量取样的烟气量 , 烟道 内的压力 又为负压 , 因此, 枪体内的空气在一定程度上减小了 实际烟气 的取样量。为减小此测量误差 , 应尽量缩 小取样枪 的枪体体积并增大烟气取样量或进行预抽 气 。预抽气是在烟气通过吸收瓶前先用取样枪对烟 道进行抽气 , 去除枪 体 内的空气 , 此过程还 有利于 N H , 或 s 0 在枪体内预先达到吸附平衡 , 使取样烟 气 中的 N H , 或 S 0 , 能够更多通过吸收瓶 , 进一步减 小试验误差。 此外 , 取样枪尾部与吸收瓶的连接管应尽量短, 防止烟气 中的水分携带 N H 或 S O 在连接管 内凝 结析出而增大试验误差。 3 . 2 吸收液的影响 在氨逃逸测量过程 中, 一般采用稀硫酸溶液进 行二级吸收。稀硫酸溶液的浓度应根据实际烟气 中 的 N H 含量 、 取样烟气量和吸收液用量来确定 。当 吸收瓶容积为2 5 0 m L时, 每瓶的吸收液用量在 6 0~ 8 0 mL为宜。在该用量及正常喷氨运行工况下 , 稀 硫酸溶液摩尔浓度为 0 . 0 5 mo l / L即可满足试验要 求 。以每瓶装 6 0 mL摩尔浓度为 0 . 0 5 m o L / L的稀硫 酸溶液 、 取样烟气量为 3 0 0 L计 , 2个吸收瓶 内的吸 收液共可实现对烟气 中摩尔分数在 0~1 . 8 % c 之间 N H 的吸收 。 3 . 3 吸收装置的影响 在 S O 取样测量过程 中, 吸收装置采用 的是干 燥、 洁净的蛇形管, 并将其放在水浴锅内, 水浴锅温 度设置在 6 O~6 5℃ 方法参见 G B / T 2 1 5 0 8 --2 0 0 8 燃煤烟气脱硫设备性能测试方法 。由于 S O 具 有 强 氧化性 , 遇水会发生反应并放 下转第 5 4页 5 4 华 电技 术 第 3 4卷 水平 , 运行人员要控制好运行指标 , 特别是控制给水 p H值和凝结水电导率。 2 做好各运行表计 的维护和校 验 , 保证各仪 表指示准确、 可靠。 3 适 当增加混 床中 阳树脂的 比例 , 保证各混 床中的树脂数量充足。 4 定期通过混床的上窥视孔检查各混床树脂 是否有搅动现象 , 发现异常及时联系检修人员进行 处 理 。 4 结束语 兴能发电公司二期凝结水精处理混床投运初期 运行周期短 , 制水量少 , 经过不断查找原 因, 采取了 一 系列措施 , 混床周期制水量 由原来 的 7万 ~8万 t 达到 目前 的 1 3万 ~1 4万 t , 运行周期 明显延长 , 树 脂的再生次数有所减少 , 减轻了运行人员的工作量 , 减少 了再生树脂所需要的酸 、 碱量 , 节约了凝结水精 处理系统的运行费用, 取得了良好的效果 。 参考文献 [ 1 ] 曹 长 武 , 宋 莉 莎 , 罗 竹 杰. 火 力 发 电厂 化 学 监 督 技 术 [ M] . 北京 中国电力出版社 , 2 0 0 6 . [ 2 ] 杨红艳. 提高凝结水精处理混床制水量的途径[ J ] . 华北 电力技术 , 2 0 0 7 1 0 91 0 . 编辑 白银 雷 作者简介 耿卫众 1 9 8 0 一 , 男 , 山西昔 阳人 , 工程师 , 从事 电 厂化 学水处理方面 的工作 E m a i l g w z h 一 1 7 7 1 6 3 . c o n 。 耿卫众 1 9 7 8 一 , 男 , 山东 济南人 , 工程 师 , 从 事 电厂设 计方 面的工作 。 ● ● ● ● ● ● ●● ●● ● ● ● ● ● ● ● ● ● 0● ● ●● ●● ● ● ● ●● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● 上接 第8页 出大量热 , 遇浓硫酸会生成发烟硫酸 等特殊性质 , 因此 , 取样时蛇形管不洁净 特别是含 有能与 S 0 反应 的物质 或含有 水分 , 会造 成 S 0 取样 的损失。 3 . 4 抽气速度的影响 根据双膜理论 , 气 、 液接触反应首先要经历气相 中的吸收质通过相 际传递到液相 的过程 , 即使流体 的主体中已呈湍流 , 气 、 液相际两侧仍分别存在稳定 的气体滞流层 气膜 和液体滞流层 液膜 。因此, 气 、 液反应效率受气 、 液接触时间的限制 , 气 、 液接触 时问越长 , 反应越充分 , 反之越不充分 。在对 N H 取样的试验过程 中, 抽气泵的抽气速度直接影响气 、 液接触时间, 进而影 响试验的准确性。在 S O 取样 过程中, 抽气速度过快则会降低 S O 在蛇形瓶 内的 停 留时间 , 使其难 以充分凝结析出。 此外 , 在抽气取样过程 中, 由于气体通过吸收瓶 时会使吸收液发生剧烈湍流 , 从而易发生气 、 液夹带 现象 , 而且抽气速度越快 , 气体夹带的液体越多。因 此 , 抽气速度过快会导致部分吸收液随烟气从 吸收 瓶中夹带而出, 增大试验测量误差。以 2 5 0 mL取样 瓶为例 , 抽气速度在 1 5 mL / m i n左右为宜 。 4 结束语 现阶段 , S C R脱硝反应装置在 国内的火 电厂中 得到了广泛应用 , 脱 硝性能考核试验成为判断 S C R 装置运行状态的重要手段 , 也是提高 S C R装置运行 经济性的重要依据 , 因此, 有必要提高脱硝试验的科 学性 , 降低试验过程中存在的误差 。 参考文献 [ 1 ] 高亮 明, 谭卫东. 双尺度低 N O 燃烧器技术应用分析 [ J ] . 广东电力, 2 0 1 0 , 2 3 4 5 1 7 0 . 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