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烟气成分及SCR脱硝系统运行特性对烟羽形成的影响

关注:日期:2018-03-07

摘要:某电厂600MW机组在完成环保改造后,烟囱排烟出现不透明烟羽现象。为此,对烟气成分以及对烟羽形成影响较大的选择性催化还原(SCR)脱硝系统特性进行了研究。结果表明:烟气中的SO3体积分数会随着燃煤中硫分的增加而增加,且经过SCR脱硝系统后,烟气中SO3体积分数显著提高,会诱发可见烟羽;SCR脱硝反应器出口的NOx分布反映出流场的不均,其所造成的氨逃逸过大会增加可见烟羽产生的概率;SCR脱硝催化剂的磨损、失活等因素增加了可见烟羽出现的概率。该结论可为制定烟羽治理方案提供理论依据。

随着国家对污染物排放要求的逐渐提高,颗粒物、SO2、NOx等污染物排放均得到了有效控制。但在烟气环保设施投入运行后,部分火电厂排烟出现了不透明烟羽或蓝色/黄棕色有色烟羽,产生了视觉污染。烟气中部分成分会形成气溶胶,但含量一般较低,对光线的散射并不明显。对于烟气中SO3体积分数较高且采用了湿法脱硫工艺的机组,SO3与水反应生成硫酸并在烟气温度低于酸露点后生成硫酸雾滴,硫酸雾滴自身或吸收周围水分后的雾滴增大了气溶胶的含量[1]。当烟气气溶胶中长大的亚微米级颗粒比例较高时,会产生米氏散射,对光线的散射作用增强,此时可以看到浓厚的不透明白色烟羽;当气溶胶中亚微米级颗粒较少,而以高含量、更细小的纳米级颗粒为主时,颗粒远小于可见光波长,则会产生瑞利散射,虽然此时烟羽不透光,但对蓝色光的散射作用较强,光线透过烟羽后呈现黄棕色,而其他角度则能够观察到蓝色,因此也能够观察到较为明显的透明烟羽。

可见,SO3是产生可见烟羽的必要因素,而烟气中SO3体积分数除了和煤质有关外,还受锅炉燃烧条件以及选择性催化还原(SCR)脱硝设备的影响。加装烟气脱硫(FGD)设备后,SO2排放得到有效控制,但锅炉后烟气环保设施对SO3的去除效果较差,若电厂在脱硫提效改造后选用了含硫量更高的煤种,SO3的排放量可能会更高。因此,锅炉的燃烧方式、下游烟气环保设施、燃用煤种、烟气成分等因素对烟羽的产生和形态均有不同程度的影响。某电厂亚临界600MW机组在加装SCR脱硝系统后,出现了明显的烟羽。本文通过对该机组SCR脱硝设备运行情况的分析和对烟气成分的测试,分析了烟羽形成的原因,为后期制定SO3治理方案提供理论依据。

1系统简介

某电厂亚临界600MW机组于2013年10月完成了SCR脱硝系统、电袋除尘系统及湿法脱硫系统的改造,工艺流程示意如图1所示。其中,SCR脱硝催化剂采用初装2层加装1层板式催化剂。

为研究烟气污染物对烟羽的影响,电厂分别在2014年8月有浓厚烟羽和2016年8月仅有轻微烟羽时,对SCR脱硝反应器进出口、脱硫系统进出口、烟囱入口等各点处的SO2、SO3、H2SO4、HCl等污染物含量进行了测试分析,采样点如图2所示。

2烟羽形成原因分析

2.1煤质及烟气成分分析

在该机组排烟出现浓厚烟羽以及轻微烟羽2个阶段,分别采集代表性煤样进行分析。其中,出现浓厚烟羽时锅炉燃用的煤种为实测煤种2,仅有轻微烟羽时煤种为实测煤种1,具体煤质分析结果见表1。由表1可知,2种煤质的大部分指标在脱硝改造后的设计煤种和校核煤种之间,而全硫分差别较大,因此推断硫分较高煤种生成的烟气中SO3浓度也较高,而SO3是造成烟羽现象物质的主要前驱体,故其形成烟羽的概率也较大。在锅炉分别燃用实测煤种1和实测煤种2时,各环保设施进出口的SO2、SO3体积分数见表2和表3。表3中未区分SO3和硫酸雾滴。


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