高工论文发表600MW火电机组SCR脱硝系统能耗特性研究

所属栏目:农业环境科学论文 发布日期:2015-11-05 12:06 热度:

   在工业生产中都会产生一些污染物,有气体污染,水污染等。氮氧化合物是一种气体污染物,也是导致温室效应的元凶。本文是一篇高工论文发表范文,主要论述了600MW火电机组SCR脱硝系统能耗特性研究。

  摘 要: SCR是一种选择性催化还原技术,在大型火电机组中被广泛的应用,文章分析了SCR脱硝系统在600MW火电机组中的应用,通过分析SCR脱硝系统中的主要设备的能耗特性,从而建立主要设备的能耗模型,并计算出600MW火电机组SCR脱硝系统的能耗,来提高600MW火电机的能耗水平。

  关键词:600MW火电机组,SCR脱硝系统,能耗模型

  氮氧化合物是一种污染物,严重危害着人们的身体和周围的环境,它能够诱发光化学烟雾,导致温室效应[1]。目前,氮氧化合物的主要排放源是火电厂,所以,为了降低火电厂中氮氧化合物的排放量,研究600MW火电机组SCR脱硝系统能耗特性就显得尤为重要。

  一、机组概况和SCR脱硝系统的简单介绍

  1.机组概况

  600MW火电机组主要为锅炉厂制造,型式为单炉膛、燃烧方式为四周燃烧、结构为全钢悬吊π型。主要参数如下表所示(表一):

  目前,被普遍使用的脱硝技术就是SCR,SCR的主要原理是在烟气中喷射氨气,待烟气与氨气混合在一起之后,利用催化剂进行化学反应,从而将氨气化合物变为无害的氨气和水。下面是SCR工艺的化学反应过程(图一):

  2.SCR系统简介

  SCR系统按布置方式可以分为三种,分别是低尘区、高尘区和尾区,省煤器和空气预热器之间属于高尘区,高尘区的温度非常高,大约是350℃左右,一般情况下,高尘区都是设置电厂的最佳位置,由于高尘区的温度较高,所以烟气不需要进行加热就可进行催化反应,具有良好的经济性[2]。下面是脱销系统的简易流程图(图二):

  二、SCR脱硝系统中主要设备的能耗特性

  SCR脱硝系统中的主要设备有SCR反应器、稀释风机、卸料压缩机、废水泵等,SCR脱硝系统中主要设备的能耗特性可以分为两部分:首先是脱销设备引起的系统能耗的变化,在脱销设备系统能耗的变化过程中,主要考虑三点,一点是SCR反应器,另一种是烟道引起的阻力,最后一点脱硝设备对尾部排烟温度的影响[3]。其次是脱硝设备引起的附加能耗,脱硝系统中最主要的就是电耗和热耗,引起电耗的主要设备是稀释风机和卸料压缩机,引起热耗的主要设备是液氨蒸发器和蒸汽吹灰器。

  脱硝系统能够增加烟气系统的阻力,并影响着机组负荷和烟气流量等参数,所以,当烟气系统阻力增加时,引风机的电能也随之增加。在SCR脱硝系统中,属于间断使用设备的是卸料压缩机和废水泵,一般情况下,卸料压缩机的开启次数为2次/月,废水泵的开启时段为液氨稀释槽吸收大量液氨时,所以,在SCR脱硝系统中,耗电量最大的两种设备就是稀释风机和引风机。

  三、SCR脱硝系统中主要设备的能耗模型

  1.稀释风机能耗模型

  其中,N指的是稀释风机轴功率,单位是KW, Vair代表的是稀释风机的入口流量,单位为m3/h,P代表的是稀释风机全压,单位为pa, η代表的是稀释风机效率[4]。

  2.引风机能耗模型

  引风机系统模型的建立,需要计算三个参数,分别是:引风机的功率、引风机的效率以及引风机增加的功率。

  2.1引风机功率

  2.2引风机效率

  引风机一般可以分为两种,一种是动叶可调轴流式风机,另一种是静叶可调轴流式风机。引风机的性能曲线图是由多条曲线组合而成的,每一条曲线包含着很多的参数,例如全压、效率、体积流量等参数,当引风机运行时,引风机的曲线就会随不同流量的变化是而组成曲线簇,下面是静叶可调轴流式风机的拟合计算,拟合计算需要选取一系列的数据点,具体数据点如下表所示(表二):

  3.卸料压缩机能耗模型

  卸料压缩机能耗模型的建立需要计算卸料压缩机一年的消耗量,具体公式如下:

  W=Pe*1*2*12=24Pe,其中,W指的是卸料压缩机一年的消耗量,单位为kW;Pe指的是卸料压缩的功率,单位为kW。

  4.蒸汽附加煤耗模型

  燃煤电厂一般通过改造机组来加装SCR脱硝系统,而SCR脱硝系统中使用的蒸汽来源于蒸汽母管,影响了机组的热经济性,为了改变机组的热经济性,就需要计算蒸汽的附加煤耗。另外,蒸汽附加模型的建立还需要借助加热器,加热器按照结构形式可以分为两种,一种是表面式加热器,另一种是混合式加热器,下面是两种加热器的示意图(图三)和(图四):

  四、600MW火电机组SCR脱硝系统的能耗计算结果

  从结果中可得知:电耗设备的脱销耗能较大,电耗设备中最典型的耗能设备就是引风机和稀释风机,液氨蒸发蒸汽所产生的煤耗量也是比较大的,最后的总附加煤耗数值为0.51396,这就说明脱销系统总能耗附加水平可以控制在0.5―0.6 g/kWh。

  五、600MW火电机组SCR脱销系统的能量平衡

  从图五中可以看出,机组负荷一定时,反应温降时,漏风温降值最大,反应温升时,漏风温降值最小;当负荷不固定时,漏风和稀释风与温度与负荷成正比,当负荷减小时,漏风和稀释风的温度也随之降低。另外,当烟气经过SCR反应器后,烟气降温就控制在2°C之下,负荷减小,烟气的温度也随之降低。

  从图六中可以看出,安装脱硝系统并不影响锅炉排烟热损失,排烟热损失变化值小于0.05%。当负荷降低时,排烟热损失及其变化值也会减小。但是在BMCR工况下,排烟热损失及其变化值达到最大值。

  结束语

  电耗设备中引风机的煤耗量最大,文章阐述了SCR脱硝系统中主要设备的能耗特性以及设备能耗模型的建立:稀释风机能耗模型的建立、引风机能耗模型的建立、卸料压缩机能耗模型的建立以及蒸汽附加煤耗模型的建立,并对600MW火电机组SCR脱硝系统的能耗计算结果进行了简单的分析,从而降低引风机的电耗,提高600MW火电机的能耗水平。

  参考文献:

  [1]左松伟.大型火电机组SCR脱硝系统能耗特性研究[D].华北电力大学,2012.

  [2]王瑜.SCR法烟气脱硝系统在660MW火电机组中的应用[D].华北电力大学,2013.

  [3]裴煜坤.SCR烟气脱硝系统喷氨混合装置优化研究[D].浙江大学,2013.

  高工论文发表期刊推荐《污染防治技术》创刊于1988年,由江苏省环境科学学会和镇江市环保局主办,获国内统一刊号和国际刊号。2001年镇江市环保局根据科技部有关规定不再参与主办工作,由江苏环境科学学会独家主办。是江苏省环保科技重点刊物,创刊十六年来,以其浓厚的科技内涵和专业特色,受到广大环保科技人士的欢迎和好评。

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