CN108905554A - 一种scr烟气脱硝设备最低连续喷氨温度在线实时预测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种SCR烟气脱硝设备最低连续喷氨温度在线实时预测方法，先根据现场定期实测的SCR反应器潜能及其劣化趋势，预测当前机组实际运行负荷下的SCR氨逃逸浓度；再根据机组DCS在线监测显示的SCR入口NOx浓度和脱硝效率，结合实时预测的氨逃逸浓度，实时计算SCR反应器入口烟气中的NH₃浓度；然后根据机组DCS在线监测显示的脱硫入口SO₂浓度，根据实测的锅炉炉膛内SO₂/SO₃转化率，实时计算SCR反应器入口烟气中的SO₃浓度；最后利用S2和S3中计算所得的NH₃、SO₃浓度，根据硫酸氢铵生成的露点温度曲线，在线实时预测最低连续喷氨温度。实际应用中，可根据实时预测的最低连续喷氨温度T_MOT结合SCR入口实际运行的烟气温度T_ACT，制订安全运行、短时间运行高负荷恢复、低硫煤起停炉以及提温改造等SCR安全喷氨投运方案策略。

Description

一种SCR烟气脱硝设备最低连续喷氨温度在线实时预测方法

技术领域

本发明属于火力发电厂SCR烟气脱硝设备运行过程中的低负荷喷氨控制领域，具体涉及一种SCR烟气脱硝设备最低连续喷氨温度在线实时预测方法。

背景技术

国内火电机组年利用小时数逐年降低，深度灵活调峰成为运行常态。机组负荷下降会降低SCR入口烟气温度，甚至低于最低连续喷氨温度(MOT)设计值，影响SCR安全喷氨投运和 NOx达标排放。为满足机组全负荷NOx超低排放，部分机组在低负荷下强行喷氨，造成SCR 催化剂硫酸氢铵(ABS)堵塞失活甚至报废。

最低连续喷氨温度比ABS的露点温度约高20-25℃，露点温度除受到催化剂毛细微孔直径大小的影响外，主要与SCR入口烟气中的NH₃和SO₃浓度有关，并随浓度而变化。MOT温度是根据机组额定负荷下的SCR入口NOx浓度、脱硝效率以及SO₃浓度设计的定值，但实际运行 SCR入口烟气参数发生了很大变化，造成设计的MOT温度已不能反映实际状况：当烟气中NH₃与SO₃浓度变大时，实际的ABS露点温度升高，按原MOT设计值运行，易造成SCR催化剂ABS失活；当烟气中的NH₃与SO₃浓度变小时，实际的ABS露点温度降低，按MOT设计值可能出现不必要的提温改造，浪费投资。

针对深度调峰低负荷SCR投运遇到的问题，在大量现场测试数据总结归纳的基础上，考虑烟气中NH₃与SO₃浓度无法实时监测的现状，结合DCS在线监测显示的实际运行烟气参数，本发明提出将NH₃与SO₃用替代变量法转化后，用于在线实时预测SCR最低连续喷氨温度，为电厂安全投运SCR喷氨提供指导。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明提供一种SCR烟气脱硝设备最低连续喷氨温度在线实时预测方法。

为此，本发明提供一种SCR烟气脱硝设备最低连续喷氨温度在线实时预测方法，包括如下步骤：

S1、根据现场定期实测的SCR反应器潜能及其劣化趋势，预测当前机组实际运行负荷下的SCR氨逃逸浓度；

S2、根据机组DCS在线监测显示的SCR入口NOx浓度和脱硝效率，结合实时预测的氨逃逸浓度，实时计算SCR反应器入口烟气中的NH₃浓度；

S3、根据机组DCS在线监测显示的脱硫入口SO₂浓度，根据实测的锅炉炉膛内SO₂/SO₃转化率，实时计算SCR反应器入口烟气中的SO₃浓度；

S4、利用S2和S3中计算所得的NH₃、SO₃浓度，根据硫酸氢铵生成的露点温度曲线，在线实时预测最低连续喷氨温度。

所述步骤S1中，氨逃逸预测值的计算方法为：

其中：P_L,τ为当前机组实际负荷下的脱硝反应器潜能；C_NOx,in为SCR入口在线显示的NOx 浓度；η为实时运行脱硝效率。

所述步骤S2中，SCR入口烟气中氨气浓度的计算方法为：

所述步骤S3中，SCR入口烟气中SO₃浓度的计算方法为：

其中：为脱硫入口DCS显示SO₂浓度；λ为炉膛内SO₂/SO₃转化率，为0.2-1.5％。

所述步骤S4中，预测的SCR最低连续喷氨温度T_MOT的计算方法为：

其中：a与b为常数项。

根据实时预测的最低连续喷氨温度T_MOT结合SCR入口实际运行的烟气温度T_ACT，制订安全运行、短时间运行高负荷恢复、低硫煤起停炉以及提温改造等SCR安全喷氨投运方案策略：

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

请参见图1，本发明提供一种SCR烟气脱硝设备最低连续喷氨温度在线实时预测方法，包括如下步骤：

S1、根据现场定期实测的SCR反应器潜能及其劣化趋势，预测当前机组实际运行负荷下的SCR氨逃逸浓度；

S2、根据机组DCS在线监测显示的SCR入口NOx浓度和脱硝效率，结合实时预测的氨逃逸浓度，实时计算SCR反应器入口烟气中的NH₃浓度；

S3、根据机组DCS在线监测显示的脱硫入口SO₂浓度，根据实测的锅炉炉膛内SO₂/SO₃转化率，实时计算SCR反应器入口烟气中的SO₃浓度；

S4、利用S2和S3中计算所得的NH₃、SO₃浓度，根据硫酸氢铵生成的露点温度曲线，在线实时预测最低连续喷氨温度。

所述步骤S1中，氨逃逸预测值的计算方法为：

其中：P_L,τ为当前机组实际负荷下的脱硝反应器潜能；C_NOx,in为SCR入口在线显示的NOx 浓度；η为实时运行脱硝效率。

所述步骤S2中，SCR入口烟气中氨气浓度的计算方法为：

所述步骤S3中，SCR入口烟气中SO₃浓度的计算方法为：

其中：为脱硫入口DCS显示SO₂浓度；λ为炉膛内SO₂/SO₃转化率，为0.2-1.5％。

所述步骤S4中，预测的SCR最低连续喷氨温度T_MOT的计算方法为：

其中：a与b为常数项。

根据实时预测的最低连续喷氨温度T_MOT结合SCR入口实际运行的烟气温度T_ACT，制订安全运行、短时间运行高负荷恢复、低硫煤起停炉以及提温改造等SCR安全喷氨投运方案策略：

具体实施时，举以下例子说明：某350MW机组配套建设SCR烟气脱硝装置，按额定负荷 SCR入口烟气中NOx浓度为600mg/m³、SO₂浓度为3714mg/m³进行设计，脱硝效率为85％、氨逃逸浓度为3μL/L，最低连续喷氨温度为320℃。实际运行过程中，SCR入口烟气参数发生较大变化：NOx浓度在450-800mg/m³范围波动，SO₂浓度在1700-3200mg/m³范围波动，烟气温度在 290-335℃范围波动，且为满足NOx排放浓度小于50mg/m³，脱硝效率提高到93％以上，喷入烟气中的NH₃浓度增加。按照原设计最低连续喷氨温度，机组在220MW负荷以下，就需停止喷氨以避免催化剂硫酸氢铵失活。

针对SCR入口实际运行参数，通过现场测试和理论分析，对实时最低连续喷氨温度进行了预测，指导电厂对SCR喷氨进行了安全运行。具体做法如下：

1)通过3次现场性能测试，评估机组高中低负荷下的SCR反应器潜能及其劣化函数，计算当前实际运行负荷下的反应器潜能，结合机组DCS在线监测的SCR入口NOx浓度和脱硝效率，实时预测的SCR反应器出口氨逃逸浓度在5-15μL/L范围波动。

2)根据机组DCS在线监测显示的入口NOx浓度、脱硝效率以及预测的氨逃逸浓度，实时计算喷入SCR入口烟气中的NH₃浓度。

3)通过现场测试，比较SCR入口烟气中的SO₃浓度和DCS在线监测的脱硫入口SO₂浓度之间的对应关系，获得锅炉炉膛内的SO₂/SO₃转化率，本案例约为0.8％。根据脱硫入口DCS显示SO₂浓度，实时计算的SCR入口烟气中SO₃浓度在3-9μL/L范围波动。

4)根据上述实时计算的SCR入口烟气中的NH₃浓度和SO₃浓度，在线实时计算的最低连续喷氨温度在295-316℃范围波动。

5)DCS在线监测的SCR入口烟气温度在很长时间段内比原设计的MOT温度320℃低，但在大部分时间仍高于实时预测的最低连续喷氨温度，即使个别时间段低于预测的MOT温度，但二者差值小于15℃，SCR催化剂仍处于安全喷氨运行温度范围内。本案例在机组全负荷范围内，不需停止喷氨来防止催化剂硫酸氢铵失活，从而确保NOx全负荷全时间段都能实现达标排放

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种SCR烟气脱硝设备最低连续喷氨温度在线实时预测方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、根据现场定期实测的SCR反应器潜能及其劣化趋势，预测当前机组实际运行负荷下的SCR氨逃逸浓度；

S2、根据机组DCS在线监测显示的SCR入口NOx浓度和脱硝效率，结合实时预测的氨逃逸浓度，实时计算SCR反应器入口烟气中的NH₃浓度；

S3、根据机组DCS在线监测显示的脱硫入口SO₂浓度，根据实测的锅炉炉膛内SO₂/SO₃转化率，实时计算SCR反应器入口烟气中的SO₃浓度；

S4、利用S2和S3中计算所得的NH₃、SO₃浓度，根据硫酸氢铵生成的露点温度曲线，在线实时预测最低连续喷氨温度。

2.根据权利要求1所述的一种SCR烟气脱硝设备最低连续喷氨温度在线实时预测方法，其特征在于，

所述步骤S1中，氨逃逸预测值的计算方法为：

其中：P_L,τ为当前机组实际负荷下的脱硝反应器潜能；C_NOx,in为SCR入口在线显示的NOx浓度；η为实时运行脱硝效率。

3.根据权利要求1所述的一种SCR烟气脱硝设备最低连续喷氨温度在线实时预测方法，其特征在于，

所述步骤S2中，SCR入口烟气中氨气浓度的计算方法为：

4.根据权利要求1所述的一种SCR烟气脱硝设备最低连续喷氨温度在线实时预测方法，其特征在于，

所述步骤S3中，SCR入口烟气中SO₃浓度的计算方法为：

其中：为脱硫入口DCS显示SO₂浓度；λ为炉膛内SO₂/SO₃转化率，为0.2-1.5％。

5.根据权利要求1所述的一种SCR烟气脱硝设备最低连续喷氨温度在线实时预测方法，其特征在于，

所述步骤S4中，预测的SCR最低连续喷氨温度T_MOT的计算方法为：

其中：a与b为常数项。

6.根据权利要求1所述的一种SCR烟气脱硝设备最低连续喷氨温度在线实时预测方法，其特征在于，实际应用中，可根据实时预测的最低连续喷氨温度T_MOT结合SCR入口实际运行的烟气温度T_ACT，制订安全运行、短时间运行高负荷恢复、低硫煤起停炉以及提温改造等SCR安全喷氨投运方案策略：

其中：T_ACT为DCS实时显示SCR入口实际运行的烟气温度。