600MW级机组SCR脱硝系统烟道旁路改造数值计算

发布时间：2020-11-04 22:37

　　 氮氧化物是大气污染物的主要来源之一,可引发一系列环境问题,随着国家各项环保政策的出台,作为氧化物的排放大户,火电行业尤其是煤电企业逐渐对火电机组实施低氮燃烧和烟气氮氧化物脱除改造。在烟气氮氧化物脱除技术中,SCR(选择性催化还原)技术因其脱硝效率高、技术成熟、适用性强等优点,成为火电机组普遍采用的脱硝技术方案。在国家能源结构调整、火力发电为可再生能源发电“让路”的背景下,煤电机组参与深度调峰已成为趋势,而600MW机组作为目前我国煤电主力机组,也会逐渐参与到电力辅助服务市场中,在低负荷工况下运行。但是,部分锅炉在低负荷下的SCR工作烟温将不能维持,特别是当负荷降低至40%时,SCR烟气温度降至280℃以下,脱硝系统不得不退出运行,而此时,锅炉NOx产生浓度比额定负荷下还要高。火电机组为实现全负荷运行范围内,包括深度调峰负荷条件下满足NOx排放限值要求,有必要在机组低负荷条件下,通过提高SCR入口处烟气温度,提高SCR系统的负荷适应性。通过对比各种宽负荷脱硝改造方案,本文选取改造周期短、投资小、适用性强且烟温提升幅度高的烟道旁路方案作为研究对象。考虑到数值计算在工程设计及改造中的模拟实装效果,节省性与可行性,但此类工程改造方案的参考资料中又鲜见相关数值计算案例报道的实际,因此,结合某600MW机组在40%负荷下机组实际运行数据,采用数值计算的方法对烟道旁路方案中的高温烟气抽取位置、烟气抽取比例、旁路烟道尺寸及高低温烟气混合角度等相关结构尺寸、速度场、温度场进行模拟计算,并将筛选出的最优方案在机组实施实装改造,通过对比数值计算与现场改造效果得出以下主要结论:(1)高温烟气抽取位置选取在烟温较高的低温过热器入口,可在对主烟道烟气流动影响较小的前提下,达到预期效果。在低过入口抽取高温烟气的比例为40%时,烟气混合后三层脱硝催化剂表面烟气温度分别为324.12℃、324.12℃和324.10℃,平均温度均大于320℃,符合脱硝催化剂对烟气温度的要求,保证机组在低负荷下的脱硝安全性。(2)确定旁路烟道截面尺寸为7000mmX 1200mm。为减小烟气混合对催化剂表面烟气速度分布均匀性的影响,烟气混合点布置在水平烟道渐扩段导流板前,旁路烟道截面长度与水平烟道深度保持一致为1200mm,根据设计标准及旁路烟气流量,计算得到截面宽度为7000mm。(3)高温烟气入射角度为60°时,高低温烟气混合程度较好,此时三层催化剂表面速度相对标准偏差系数分别为9.7%、4.2%、2.1%,催化剂表面烟气速度分布均匀性满足标准要求。同时三层催化剂表面压力场分布均匀,总体压力损失为150Pa,满足标准要求。(4)机组改造后,旁路烟道投入运行时,SCR脱硝系统内温度场与速度场分布与数值计算模拟结果符合程度较好,运行效果达到预期。机组进行旁路烟道改造后,在40%BMCR负荷下,实测SCR脱硝系统内烟气平均温度为325.9℃,首层催化剂表面烟气速度相对标准偏差系数为10.8%,与模拟结果基本吻合,保证了机组在低负荷运行时,脱硝系统的正常工作。总之,利用本模拟计算提供的方案与数据,指导进行工程实际改造后,机组运行效果良好,脱硝系统工作正常。
【学位单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：X773
【部分图文】：

工作持续推进，优质产能进一步释放，２０１８年我国火电设备平均利用小时数实??现小幅增长，但是对比近１０年数据，近年来火电设备利用小时数仍然处于低位，??２０１６年己经下降到１９６４年以来的最低值，利用小时数数据如图１－２所示。同时??以风电和太阳能发电为代表的清洁能源发电更加健康发展，风电与太阳能发电装??机量逐年上升，风电利用率为９２．８％，光伏利用率达９７．０％［２］，弃风弃光率稳定??在低位，清洁能源消纳形势向好，近年风电、太阳能发电装机情况如图１－３所示。??５５００?５３０５?Ｉ?宏??５０３１?ｆＡ?４９８２?５０２０?Ｕ?：?：?Ｕ４??＾?５０００?？？?＾?Ｚ?Ｊ?＾?４７７８?ｔ?．．６４?斤??４５００?多，—Ｔ１?＾?＾．３．?Ｐ??３５００?Ｈ?ＨＩ?彡彡，ｄＨｌ??２５。°０?睛綱?Ｎ?ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｍ??２０００?＾?Ｖ，?＾７，＾％?／ｙ?Ｊ＝?＾?Ｉ?ｉ?Ｅ??＾?＾?＾?＾?＾?＾?２０１４?年?２０１５?年?２０１６?年?２０１７年?２０１８年??＃?＃?＃?＃＂?＃＇?＃?＃?＃?＃?ｙ?风电?：：光电??图１－２近十年我国火电利用小时数变化图?图１－３近五年我国风电、太阳能发电装机量??清洁能源发电的持续快速发展对传统火电尤其是煤电产生了较大的冲击。为??促进清洁能源消纳，降低弃风、弃光率，逐步提升清洁能源在我国能源结构中的??占比

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??图１－４烟气调温旁路布置方案（工程图）?图１－５尾部烟气旁路布置示意图??该方案具有投资成本相对较低、施工周期短、ＳＣＲ入口烟温提升可达２０－４０°Ｃ??等优点，同时烟道旁路方案适用性较强，大部分燃煤机组在尾部烟道及ＳＣＲ脱??硝装置之间存在足够的改造空间［２２，２５］。??（２）
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本文编号：2870706