大型火电机组SCR脱硝系统能耗特性研究

• 作 者: 左松伟
• 出 处: 华北电力大学
• 发表日期: 2012年期
• 关键词: 火电机组 选择性催化还原技术 能耗模型 附加煤耗 锅炉效率

NOx是继S02之后越来越受到更多关注的一种污染物,对人体和环境能够产生很大危害。选择性催化还原技术(SCR)是一项被广泛应用于大型燃煤机组脱除烟气中氮氧化物的技术。虽然SCR脱硝系统工艺简单,但系统中存在很多能耗设备；此外,脱硝系统会消耗大量的还原剂,进而产生相应的能耗。因此,系统而全面地研究SCR脱硝工艺的能耗问题,一方面关系到整个电厂的运行成本,另一方面也可以获得脱除氮氧化物引起的机组能耗附加量,有助于揭示能耗与污染物排放之间的作用机制。本文将脱硝系统造成的能耗分为两个部分：一部分是脱硝设备引起的系统能耗变化,另一部分是脱硝设备引起的设备能耗附加。首先,对脱硝系统内各主要设备的能耗进行分析,包括稀释风机,引风机等,进而建立各能耗设备的能耗模型,并在此模型基础上计算得到了设备的附加煤耗。其次,通过反应方程式以及系统中设备的能量平衡,建立了液氨的消耗模型、液氨蒸发器消耗的蒸汽模型等,并利用热耗变换系数法,得到了脱硝系统蒸汽的附加煤耗模型。SCR脱硝系统有效脱除NOx污染物的同时,也对锅炉的运行产生一定的影响,主要体现在对锅炉尾部受热面温度分布的影响以及对锅炉效率的影响等方面。本文针对SCR脱硝系统的能量平衡进行了分析,利用热力学方法从反应放热导致的烟气温升,稀释风吸热导致的烟气温降,反应器及其烟道散热以及漏风导致的烟气温降四个方面分析了烟气经过脱硝反应器后的温度分布情况,并对锅炉排烟热损失和锅炉效率进行了分析计算。论文最后结合我国600MW级机组和1000MW机组的设计数据对建立的模型进行了验证计算。计算结果表明,蒸汽附加煤耗为0.03g/kWh左右,BMCR工况下,电耗设备附加煤耗大约为0.5g/kWh,烟气经过脱硝反应器后温度降低小于2℃,锅炉排烟热损失和锅炉效率的变化量小于0.05%,与工程试验数据基本符合。