气态氨作还原剂的SNCR脱硝工艺的试验研究与模拟

在自行研制的试验台上对氨气作还原剂的SNCR脱硝工艺进行了实验研究,并利用化学反应动力学软件Chemkin 4.1进行了模拟。通过试验发现,采用自制改进型槽缝式TB系列喷嘴内部喷入的方式明显优于侧喷,提高了NOx的去除率。以NOx去除率高于50%为标准,试验所得温度窗口为863~937℃。随着氨氮比的增大,NOx的去除率和氨的泄漏量增大,当氨氮比大于1.0后,NOx去除率的随氨氮比增大的幅度减小,而氨的泄漏量增大幅度增大。利用Chemkin 4.1的模拟所得的温度窗口和NOx去除率与实验基本相符,通过对详细机理中重要基元的分析,得出了各温度下的主要反应途径。

CO对选择性非催化还原脱硝工艺影响的试验研究和模拟

在自行设计的选择性非催化还原(SNCR)脱硝试验台上,通过在还原剂中添加CO,研究了CO对SNCR脱硝工艺的影响,并利用Chemkin 4.1软件对试验工况进行了模拟.结果表明:改进型TB系列喷嘴采用中心逆喷方式可大大增强还原气体与主烟气的混合效果,明显优于工业上常用的侧喷方式,且不存在还原剂的催化分解问题;添加CO可使SNCR工艺的反应温度窗口降低并变宽;在低于875℃的条件下,添加CO有助于提高NOx的脱除效率,随着CO添加量的增加,既定温度下NOx的脱除效率先提高后降低,且随着温度的降低,达到NOx的最大脱除效率所需的CO添加量增大;添加CO可大大减少氨的泄漏量.通过对反应机理中的部分反应进行修正,使得模拟结果与试验结果基本一致.

SNCR烟气脱硝工艺及CH_4作添加剂的试验研究

本文介绍了在自行研制的选择性非催化还原(SNCR)烟气脱硝试验台上采用改进型TB系列喷嘴深入烟道内部逆流喷入的方式,进行了冷态混合试验和气态氨作还原剂及CH_4作添加剂的热态脱硝试验。深入烟道内部的喷入方式在提高喷入气体与烟道主气流的混合效果上明显优于侧壁圆孔喷入。在NH_3/NO_x=1.25,反应温度为925℃时可得到82.53%的脱硝效率,有CH_4作添加剂时,温度为875℃时可得到72.37%的脱硝效率。以NO_x去除率高于50%为标准,温度窗口为863～937℃;有CH_4作添加剂的温度窗口为803～929℃。随着氨氮比的增大NO_x去除效率也增大,但在最优温度下当氨氮比大于1.0后NO_x去除率的增大不再明显。随着温度的升高,达到NO_x最大去除率所需的CH_4添加量减小,CH_4作添加剂可大大减小氨的泄漏量。

CH_4作添加剂对SNCR脱硝工艺的影响

为改善选择性非催化还原(SNCR)脱硝工艺的反应特性,对CH4作添加剂对SNCR工艺的影响进行了理论分析和试验研究.在自制的SNCR脱硝试验台上采用自制的改进型槽缝式TB系列喷嘴中心逆流喷入还原剂,冷态混合试验发现在还原剂携载气流与主气流流速比为0.15时即可得到良好的混合效果.在氨氮摩尔比1.25、无添加剂、900℃条件下取得NOx最大去除率82.48%,有添加剂、875℃条件下取得NOx最大去除率73.19%.随着温度的降低,达到既定温度条件下最大NOx去除率所需的CH4添加量增大.高于885℃,添加CH4会降低NOx的去除率,低于885℃则可以提高NOx的去除率,降低和提高的幅度随CH4添加量的增大而增大.添加CH4可以使工艺的反应温度窗降低并变宽,以NOx去除率高于50%为标准,无CH4作添加剂的温度窗口为863～937℃,有CH4作添加剂的温度窗口为803～929℃.在775～850℃温度范围内,添加CH4可明显提高NOx的去除率.有CH4作添加剂可以大大降低氨的泄漏量,氨的泄漏量随着CH4的添加量的增大而减小.

添加Na2CO3对尿素作还原剂的选择性非催化还原工艺影响的实验研究

在自行研制的试验台上对尿素作还原剂及Na2CO3作添加剂的选择性非催化还原(selective non-catalytic reduction,SNCR)脱硝工艺进行实验研究,并对NOx的各种成分进行分析。无添加剂时,在800～975℃范围内,随温度的升高NO的浓度先降低后升高,N2O的浓度先升高后降低,转折点为900℃。随着氨氮比η的增大,NO的去除率增大,N2O的浓度随之升高,900℃下NO去除率在氨氮比为2.0时,高达90.46%,但总NOx去除率受N2O的影响要低得多。有Na2CO3作添加剂时,随着Na2CO3添加量的增大,N2O的浓度逐渐减小,NO的浓度在较低温度时先减小后增大,较高温度时一直增大,但变化幅度要比N2O小。Na2CO3作添加剂去除了N2O,且没有对NO的去除形成很大影响,在氨氮比为1.5时,900℃条件下可将总NOx去除率从30%提高到70.45%。Na2CO3作添加剂对工艺的影响是产生活性基元和去除尿素分解生成的HNCO联合作用造成的,但会引起烟气变为碱性。

基于FLUENT软件的有限速率模型对选择性非催化还原工艺的模拟

介绍了利用FLUNET软件中有限速率模型对氨作还原剂的选择性非催化还原(selective non-catalytic reduction,SNCR)脱硝的模拟方法,对模拟结果进行了分析。引入简化后的SNCR工艺化学反应机理并对所采用机理进行了Chemkin软件的模拟修正,使模拟结果与实验结果拟合良好。通过对试验的不同工况的FLUENT模拟及分析可知,修正后的简化模型可以正确反映温度、氨氮比及泄漏氨对工艺效果的影响。由于简化模型的引入,避免了SNCR工艺FLUENT模拟中大量基元反应造成的计算量过大的问题,这使得对大型锅炉的SNCR工艺的NOx脱除模拟变得可行。

SNCR脱硝工艺的混合试验研究及热态验证

为改善选择性非催化还原法脱硝(SNCR)工艺中还原剂与主烟气的混合效果,提出了深入内部采用改进型槽缝式TB系列喷嘴逆流喷入还原剂的混合方式,并介绍了与之配套的喷嘴,对各种喷入方式进行了单喷嘴喷入的试验研究并进行了热态试验验证。为解决材料耐温和高温下还原剂在钢质管道催化作用下的催化分解,所用自制喷嘴采用刚玉材料制作。冷态试验表明,改进型槽缝式TB系列喷嘴逆流喷入方式明显优于其它喷入方式,携载气与主气流的流量比为0.015时,在距喷嘴450 mm处就可以得到较好的混合效果。热态试验结果表明,氨氮比为1.2,反应温度为950℃～850℃的条件下,改进型槽缝式TB系列喷嘴逆流喷入方式得到了89.96%的脱硝效率。

NaOH作添加剂对NO_xOUT工艺的试验影响

对NaOH作添加剂对尿素作还原剂的选择性非催化还原(NOxOUT)脱硝工艺的影响进行了试验研究。无添加剂时,在780℃～1 000℃范围内随温度升高,NO的浓度先降低后升高,N2O浓度先升高后降低,转折点为900℃。随着氨氮比增大,NO去除率增大,N2O浓度也随之升高,总的NOx去除率由于N2O的影响提高不明显。有NaOH作添加剂时,随着NaOH的添加量的增大,N2O的浓度逐渐减小,NO的浓度在较低温度时,先减小后增大,较高温度时,一直增大,但变化幅度要比N2O小。在氨氮比为1.5且有NaOH作添加剂时,900℃条件下可得到73.48%的总NOx去除率。NaOH对工艺的影响是产生活性基元和去除尿素分解生成的HNCO联合作用,后者作用较大。因尾气中钠盐主要以NaNCO形式存在,由此引起的烟气碱性增大的程度并不严重。

乙酸钠添加剂对NO_xOUT工艺影响的试验研究

在自行研制的选择性非催化还原（SNCR）脱硝实验台上进行了乙酸钠作添加剂对NOxOUT工艺影响的实验研究.无添加剂时,尿素对NO的去除效果良好,在最优温度（900℃）条件下氨氮比（摩尔比）为1.5时NO的去除率可达76.56%,但会生成大量的N2O,极大地降低了NOx的总去除率.加入乙酸钠,在较低温度条件下,NO含量随着其添加量的增大呈先降低后升高的趋势,在较高温度条件下,呈现升高后降低的趋势;而N2O含量在各温度条件下随着乙酸钠添加量的增大一直呈降低趋势直至为零.随着乙酸钠添加量的增大,N2O对NOx总去除率的不利影响逐渐降低,当摩尔比n（CH3COONa）/n（NOx）=0.44时,825-925℃区间内总NOx去除率在65%以上.乙酸钠作添加剂拓宽了工艺的温度窗口,去除了尿素还原NOx时所生成的N2O,极大地提高了总的NOx去除率.由于钠盐主要是以NaNCO形式存在,所以添加乙酸钠所引起的烟气碱性增大的程度并不严重.

NO_xOUT工艺的试验研究及化学动力学模拟计算

在自行研制的试验台上对NOxOUT工艺进行了试验研究,结合化学反应动力学模拟研究了CO(NH2)2还原NO过程中的关键影响因素。试验中最佳的尿素溶液喷入温度为850～900℃,NO的还原率最高可达到83%。利用Chemkin 4.1均相反应模型,模拟NOxOUT工艺所得的最佳反应温度窗口及其在各温度下的NOx去除率与试验数据进行对比,结果基本吻合。NSR的增加和停留时间的加长都有利于NO的脱除;但随着NSR的增加,烟气中N2O的生成量也随之增加而影响脱硝效率。试验中检测到烟气尾气中的碱性随着NSR的增加而增大,随着温度的增大而降低,模拟结果与试验结果基本吻合。

碳酸氢铵作还原剂的选择性非催化还原脱硝工艺的试验研究

在自制的试验台上对碳酸氢铵作还原剂的选择性非催化还原工艺及不同添加剂对其脱硝行为改善进行了研究,并分析了其机理.试验发现氨氮比为1.25时,以NOx去除率高于50%为标准,工艺的温度窗口为860-980℃,最优温度为935℃,得到NOx去除率为74.63%.在最优温度条件下,随着氨氮比的增大,NOx去除率增大,当氨氮比大于1.0后,NOx去除率增大的幅度较小.以CH4作添加剂时,温度窗口明显向低温方向移动,最优温度变为880℃,NOx去除率略有降低.在以Na2CO3和NaOH为添加剂时,工艺的温度窗口基本不变,随着添加剂添加量的增大,NOx的去除率增大.以CH3COONa为添加剂时,除NOx去除率增大外,工艺的温度窗口略向低温方向移动.

燃煤机组烟气消白技术路线选择与经济分析

燃煤电厂白色烟羽治理有多种方案,以某300 MW机组为例,进行了系统的湿烟羽治理热力计算,分析了主要影响因素,并作了经济性分析。热力系统计算结果显示:在条件允许的情况下先降低脱硫前原烟气温度是一种有效降低净烟气温度和湿度的方法;降低烟气冷凝换热器的循环冷却水温是减少换热面积的最有效举措;增大循环冷却水量也是一种有效减小烟气冷凝器换热面积的方式。通过经济性分析发现,设备折旧和耗电费用在增加的生产成本中占比较大,机组利用小时数和水价是影响改造工程运行和维护费用的重要因素。对于常规机组而言,消白改造产生的单位发电成本增加值在2.5～4.5元/MW。

4个典型煤种的可吸入颗粒物排放研究

在滴管炉(drop tube furnace,DTF)炉上对4个典型煤种进行了燃烧和制焦试验,分析煤和焦的外观形貌及灰的排放特性,研究煤质结构对可吸入颗粒级的形成机制的影响。迅速析出的挥发分在无烟煤A中易形成煤焦颗粒内部孔洞,在褐煤C、D中易产生裂缝和分裂。烟煤B在燃烧过程中煤焦破碎剧烈,褐煤D则表现出了较强的煤焦坍塌分裂能力。易汽化无机物含量的高低决定了PM1-排放量,与灰熔点一起确定了小颗粒之间的凝聚渗透能力。Mg的汽化比高,PM0.5-中含量较高;方解石的破碎能力强,但汽化比低,PM0.5-中含量低;Fe盐的破碎和汽化作用均较小,PM10中含量低且随粒径变化小。

360 MW机组SCR脱硝系统运行优化模拟

针对某360 MW机组选择性催化还原法(SCR)脱硝反应器,利用现场实测运行数据对其进行了喷氨优化和流场优化的数值模拟。模拟结果显示,入口流场的不均匀性,在反应区NOx分布和速度场有明显的体现。通过划分控制区域,按照各区域内氨氮比均衡的原则,不断优化喷氨格栅各喷管喷氨量,可以将各控制区的氨氮比标准偏差从10.0%左右降低到1.5%以下。通过改变喷氨格栅后导流板结构,第1层催化剂入口速度场得到明显改善。对流场优化后重新进行了喷氨优化,结果显示:喷氨格栅后的流场优化对氨氮比均匀性影响不大。反应器入口处的烟气流场与喷氨模式共同决定了后续氨氮比的均匀性,喷氨格栅后的流场优化可以更多地改变分布的相对位置。

某330 MW燃煤机组冷凝-再热烟羽治理系统运行测评

针对某330 MW机组的冷凝-再热烟羽治理系统进行测试和核算,评价该烟羽治理系统的运行水平和对非常规污染物的减排效果。测试结果表明,该系统投运后烟气系统各项参数均达到了设计目标值。烟气冷凝器回收烟气凝结水23.93 t/h,凝结水含溶解性固体93 mg/L,烟气凝结水水质优良,可以直接引入化学水车间超滤工艺前进行后续处理,降低了水处理成本。根据冷凝器后烟气液态水中溶解性固体总排放量为4.47 kg/h和烟气凝结水中溶解性固体总含量为2.00 kg/h计算,烟气冷凝器对烟气溶解性固体的去除率为30.97%。研究结果表明,对燃煤硫分较低且已实现超低排放的机组,烟气中溶解性固体的含量较低,烟气冷凝器对溶解性固体的减排潜力有限。根据成分分析,溶解性固体的去除率与其溶解度有很大关系,水溶性越强,去除率越高。

某660MW机组脱硫废水烟道蒸发系统设计及运行效果分析

脱硫废水因含盐量高且成分复杂,成为燃煤电厂废水"零排放"的难题,采用烟道蒸发方式予以处理是解决途径之一。在数学建模和Fluent模拟分析的基础上,对雾化粒径为50μm和60μm时脱硫废水的蒸发情况进行研究,结果为130℃烟气温度下这2种粒径的脱硫废水蒸发时间分别为0.78 s和0.85 s,所消耗的压缩空气量(标准状态)分别为60 m^3/min和26 m^3/min。以某660 MW燃煤机组为研究对象,根据烟道内流场特点对该机组脱硫废水烟道雾化蒸发系统的设计进行优化。脱硫废水雾化蒸发系统安装运行后,对系统运行数据进行了研究分析。实践结果表明,脱硫废水烟道雾化蒸发系统的运行对脱硫系统、除尘器系统的正常运行没有明显影响,粉煤灰品质的少许变化不影响粉煤灰的品质和资源化利用。

火电机组脱硫超低排放运行能耗分析与节能运行展望

完成超低排放改造后,脱硫系统运行能耗大幅增加,脱硫厂用电率平均值为1.40%,折合供电煤耗约为4.4 g/(kW·h)。随着火电企业经营压力加重,超低排放运行时必须同时兼顾节能和减排双重目标。基于此,选取了33台不同工艺(单塔、双塔)的600 MW级机组作为研究对象,从脱硫厂用电率和单位脱硫能耗2方面分析了运行能耗情况,并重点分析了能耗影响因素。最后,从开展能效对标管理、脱硫系统运行优化、关键设备节能改造、浆液品质把控、精细化检修、合理使用脱硫添加剂等角度,对脱硫运行节能进行了展望。

300MW燃煤机组深度余热利用节能改造技术经济分析

针对某电厂300 MW燃煤机组进行深度余热利用节能改造,从不同的换热器布置位置、不同的换热材质及对引风机送风机的影响3个角度出发,确定4种深度余热利用节能改造方案。对4种方案进行技术路线比较、技术经济分析、成本分析及投资回收期计算,论证深度余热利用改造的可行性,为电厂深度余热利用改造提供参考。

燃煤机组白色烟羽治理方案经济性分析

白色烟羽会对电厂附近的环境造成一定影响,产生较强烈的视觉污染,烟气中携带的可凝性颗粒也会对当地环境造成一定的污染。以某电厂2×300 MW燃煤机组白色烟羽治理为例,在方案的比选过程中,通过分析各技术路线的优缺点,提出了3种综合改造方案,在考虑资金时间价值的前提下运用最小费用法对各方案进行了经济性分析,为白色烟羽治理的方案选择提供了参考依据。

不同煤种燃烧过程中PM_(10)排放特性的研究

在滴管炉(DTF)上对4种典型煤种进行了燃烧试验,研究了煤种、粒径、温度和停留时间对燃煤PM10排放量的影响.结果表明:无烟煤PM10排放量整体较小,烟煤PM1+排放量大,2种褐煤PM1-排放量较大,但PM1+排放量趋势不一致;粒径的影响因煤阶不同而差别较大,随粒径增大,烟煤的PM10排放量增大,而高阶褐煤的PM10排放量先增大后减小,低阶褐煤的PM10排放量变化不大;当最高燃烧温度高于灰熔融温度时,PM10排放量随温度升高先增大后减小;随着在高温区停留时间的延长,PM10颗粒物有小颗粒向大颗粒转化的趋势.