CN112949981A - Sncr系统对燃煤发电机组运行经济性影响的评估方法 - Google Patents
Sncr系统对燃煤发电机组运行经济性影响的评估方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112949981A CN112949981A CN202110125716.4A CN202110125716A CN112949981A CN 112949981 A CN112949981 A CN 112949981A CN 202110125716 A CN202110125716 A CN 202110125716A CN 112949981 A CN112949981 A CN 112949981A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sncr
- urea
- mass
- boiler
- heat
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 35
- 238000010531 catalytic reduction reaction Methods 0.000 title abstract description 12
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims abstract description 145
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 139
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 50
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims description 44
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 38
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims description 34
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 claims description 25
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 22
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 17
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 10
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 6
- 238000002309 gasification Methods 0.000 claims description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 4
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 4
- 238000010309 melting process Methods 0.000 claims description 3
- 239000003517 fume Substances 0.000 claims 1
- 238000013210 evaluation model Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 55
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 9
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 8
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 8
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 7
- XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N ammonia nh3 Chemical compound N.N XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000069 nitrogen hydride Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003303 reheating Methods 0.000 description 2
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 description 1
- RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N anthracen-1-ylmethanolate Chemical compound C1=CC=C2C=C3C(C[O-])=CC=CC3=CC2=C1 RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003830 anthracite Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 238000000921 elemental analysis Methods 0.000 description 1
- 238000012854 evaluation process Methods 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q10/00—Administration; Management
- G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
- G06Q10/063—Operations research, analysis or management
- G06Q10/0639—Performance analysis of employees; Performance analysis of enterprise or organisation operations
- G06Q10/06393—Score-carding, benchmarking or key performance indicator [KPI] analysis
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/46—Removing components of defined structure
- B01D53/54—Nitrogen compounds
- B01D53/56—Nitrogen oxides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
- B01D53/77—Liquid phase processes
- B01D53/79—Injecting reactants
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
- G06Q50/06—Energy or water supply
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2251/00—Reactants
- B01D2251/20—Reductants
- B01D2251/206—Ammonium compounds
- B01D2251/2067—Urea
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2258/00—Sources of waste gases
- B01D2258/02—Other waste gases
- B01D2258/0283—Flue gases
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Human Resources & Organizations (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Economics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Strategic Management (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Entrepreneurship & Innovation (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Development Economics (AREA)
- Marketing (AREA)
- Educational Administration (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Business, Economics & Management (AREA)
- Tourism & Hospitality (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Operations Research (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Geometry (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
- Game Theory and Decision Science (AREA)
- Public Health (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Primary Health Care (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
Abstract
本发明公开了SNCR脱硝对燃煤发电机组运行经济性影响的评估方法，本发明SNCR系统对燃煤发电机组运行经济性影响的评估方法，该SNCR系统对燃煤发电机组运行经济性的影响包括SNCR系统对锅炉效率影响带来的运行成本、SNCR系统运行的尿素消耗成本、SNCR系统运行的除盐水消耗成本、SNCR系统运行的压缩空气消耗成本。本发明考虑SNCR脱硝系统对燃煤发电机组运行经济性的影响，通过SNCR投运后对运行成本、尿素消耗成本、除盐水消耗成本以及压缩空气消耗成本各项的影响，对燃煤发电机组运行经济性的影响进行评估；同时将各项成本折算到单位发电量上，建立评估模型，从而获得SNCR脱硝系统的运行成本。
Description
技术领域
本发明涉及SNCR脱硝技术对燃煤发电机组运行经济性影响的评估方法。
背景技术
近年来，随着超低排放的实施，国内许多燃用贫煤和无烟煤的燃煤发电机组采用SNCR脱硝技术控制氮氧化物的排放。SNCR脱硝技术是通过将5～10％的尿素溶液喷入炉膛内热解生成氨气还原NO。由于喷入炉内的水量大，对锅炉燃料效率的影响非常明显，评估SNCR脱硝技术对燃煤发电机组煤耗的影响具有重要的意义。
SNCR对燃煤发电机组影响主要表现为降低锅炉效率，因此，评估SNCR脱硝对燃煤发电机组运行煤耗影响需要获得投运和停运SNCR脱硝系统下锅炉效率。但是，目前针对采用SNCR脱硝技术后燃煤电站锅炉的锅炉效率计算方法尚未形成，采用现有的锅炉效率试验标准(GB/T10184-2015)测得的锅炉效率高。文献《SNCR脱硝对垃圾焚烧发电锅炉效率的影响》中提出了一种垃圾发电锅炉采用SNCR脱硝后锅炉热效率的计算模型，但是模型中需要已知单位时间送入锅炉的燃料量和SNCR喷入炉内的还原剂流量，而这些参数在运行煤粉锅炉中是无法精确获得的。另外，燃煤发电机组一旦按照超低排放运行，在运行过程中是无法将SNCR停运用于锅炉效率测量进而比较对燃煤发电机组运行煤耗的影响。文献《SNCR装置对锅炉热效率的影响》从热量变化的角度分析了SNCR脱硝装置投运后对锅炉热效率的影响，但是提出的计算方法也需要已知锅炉单位时间耗煤量、尿素耗量、稀释水流量、溶解水流量，这些参数在运行煤粉锅炉中是无法精确获得的，因此，只适用于设计阶段的评估。由于SNCR脱硝喷入的尿素计量不精确，燃煤电站锅炉入炉煤的煤量也无法精确计量得到，喷入炉膛内的尿素溶液反应过程复杂，因此，精确采用上述方法尚无法精确评估SNCR对运行燃煤电站锅炉的影响。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种能够较为精确计算投运SNCR脱硝系统对燃煤发电机组运行经济性影响的评估方法。
为了达到上述目的，本发明公开了SNCR系统对燃煤发电机组运行经济性影响的评估方法，该SNCR系统对燃煤发电机组运行经济性的影响包括SNCR系统对锅炉效率影响带来的运行成本Δbgl、SNCR系统运行的尿素消耗成本
SNCR系统运行的除盐水消耗成本Δbcys、SNCR系统运行的压缩空气消耗成本Δbyskq。
本发明通过分项计算SNCR对锅炉效率的运行成本、尿素消耗成本、除盐水消耗成本及压缩空气消耗成本的影响，综合全面的考虑了SNCR对燃煤发电机组运行增加的经济成本。
其中，SNCR系统对锅炉效率影响带来的运行成本Δbgl通过SNCR系统对单位量的发电煤耗影响Δbfd进行计算：
Δbgl＝Δbfd×pcoal；
式中，pcoal为标煤的单价，元/g；Δbgl为SNCR系统对锅炉效率影响带来的运行成本，元/kWh；Δbfd为影响的发电煤耗，g/kWh；η'boiler为投运SNCR工况下的锅炉效率，％；q为汽机热耗率，kJ/(kWh)；ηtube为管道效率，％；Δηboiler为SNCR系统对锅炉效率的影响，％。
SNCR系统运行的尿素消耗成本
通过以下公式计算：
式中，
——折算到单位度电尿素的费用，元/kWh；
η'boiler为投运SNCR工况下的锅炉效率，％；
q为汽机热耗率，kJ/(kWh)；
ηtube为管道效率，％；
c—尿素溶液中尿素质量分数，％；
SNCR系统运行的除盐水消耗成本Δbcys通过以下公式计算：
式中，Δbcys——折算到单位度电SNCR耗费除盐水的费用，元/kWh；
pcys——除盐水的单价，元/g；
η'boiler为投运SNCR工况下的锅炉效率，％；
q为汽机热耗率，kJ/(kWh)；
ηtube为管道效率，％；
c—尿素溶液中尿素质量分数，％；
SNCR系统运行的压缩空气消耗成本Δbyskq通过以下公式计算：
式中，Δbyskq——折算到单位度电SNCR耗费压缩空气的费用，元/kWh；
pyskq——电厂压缩空气的单价，元/g；
γ——SNCR系统雾化喷嘴的气液比；
η'boiler为投运SNCR工况下的锅炉效率，％；
q为汽机热耗率，kJ/(kWh)；
ηtube为管道效率，％；
本发明将SNCR对燃煤发电机组运行影响的锅炉效率折算损失、尿素消耗成本、除盐水消耗成本和压缩空气消耗成本折算到单位发电量上，精确构建计算模型；同时引入对应单位质量燃料SNCR喷入炉内尿素溶液的质量，通过计算投运SNCR前后锅炉空气预热器出口烟气含湿量差值将喷入炉膛内的尿素溶液准确均分到单位质量燃料上，解决了入炉燃料质量和入炉尿素溶液精确测量难的问题，对各项影响成本计算更加精准。
进一步的，SNCR系统对锅炉效率的影响Δηboiler通过SNCR系统在锅炉中总的吸收热量ΔQ进行计算；SNCR系统在锅炉中总的吸收热量包括尿素溶液中水气化过程从烟气中吸收的热量QSNCR,qh、尿素溶液中的尿素熔融过程从烟气中吸收的热量QSNCR,rr、尿素热解过程从烟气中吸收的热量QSNCR,rj、尿素热解产生的氨气还原NO吸收的热量QSNCR,NOhy和尿素热解产生的氨气被氧化释放的热量QSNCR,yh。
具体计算公式为：
ΔQ＝QSNCR,qh+QSNCR,rr+QSNCR,rj+QSNCR,NOhy+QSNCR,yh。
本发明在对SNCR对锅炉效率影响的计算中，通过全面考虑SNCR脱硝系统投运后吸收的热量，从而对锅炉效率影响进行计算，计算更加精确。
进一步的，尿素热解产生的氨气还原NO吸收的热量QSNCR,NOhy通过以下公式计算：
式中，a—SNCR脱硝系统的脱硝效率，％；b—SNCR脱硝系统的氨氮摩尔比；qhy—氨气还原NO的反应热，kJ/mol；
—对应单位质量燃料SNCR喷入炉内尿素溶液的质量，kg/kg；c—尿素溶液中尿素质量分数，％。
进一步的，尿素热解产生的氨气被氧化释放的热量QSNCR,yh通过以下公式计算：
式中，a—SNCR脱硝系统的脱硝效率，％；b—SNCR脱硝系统的氨氮摩尔比；qhy—氨气还原NO的反应热，kJ/mol；
—对应单位质量燃料SNCR喷入炉内尿素溶液的质量，kg/kg；c—尿素溶液中尿素质量分数，％。
本发明通过引入氨氮摩尔比和脱硝效率两个参数，建立了尿素热解产生的氨气还原NO吸收的热量及氨气被氧化释放的热量两项的计算方法。
尿素溶液中水气化过程从烟气中吸收的热量QSNCR,qh通过以下公式计算：
式中，
—液态水的比热，kJ/(kg·K)；
tjy—尿素浆液的初始温度，℃；
tgy,ky,o,SNCR—投运SNCR后空气预热器出口的烟气温度，℃；
c—尿素溶液中尿素质量分数，％。
溶液中的尿素熔融过程从烟气中吸收的热量QSNCR,rr通过以下公式计算
式中，
—对应单位质量燃料SNCR喷入炉内尿素溶液的质量，kg/kg；
c—尿素溶液中尿素质量分数，％。
尿素热解过程从烟气中吸收的热量QSNCR,rj通过以下公式计算：
式中，
—对应单位质量燃料SNCR喷入炉内尿素溶液的质量，kg/kg；
c—尿素溶液中尿素质量分数，％；
qrj—尿素热解的反应热，kJ/mol。
对应单位质量燃料SNCR喷入炉内尿素溶液的质量
通过以下公式计算：
式中，
—投运SNCR脱硝系统后与投运前空预器出口干烟气对应含湿
量的差值，kg/m3；
c—尿素溶液中尿素质量分数，％；
Vgy,no-SNCR—未投运SNCR脱硝系统时空气预热器出口干烟气体积，m3/kg。
本发明相比现有技术具有以下优点：
1、本发明考虑SNCR脱硝系统对燃煤发电机组运行经济性的影响，通过SNCR投运后对运行成本、尿素消耗成本、除盐水消耗成本以及压缩空气消耗成本各项的影响，对燃煤发电机组运行经济性的影响进行评估；同时将各项成本折算到单位发电量上，建立评估模型，从而获得SNCR脱硝系统的运行成本。
2、通过将SNCR系统喷入炉膛内的尿素溶液准确均分到单位质量燃料上，从而计算对应单位质量燃料尿素溶液在炉内净吸收热量来对发电煤耗的影响，并获得其对SNCR投运后各项成本的影响，由此建立的经济性影响计算公式，评估更加精确。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
一、评估方法及流程
1、SNCR喷入炉内尿素溶液折算到单位质量燃料的方法
已知条件：(1)SNCR脱硝系统喷入炉膛尿素溶液的质量浓度为c；(2)投运SNCR后空预器出口烟气含湿量(dSNCR)、氧含量；(3)锅炉燃用煤质的工业分析结果和元素分析结果；计算过程如下：
(1)测量投运SNCR脱硝系统后，空气预热器出口烟气的含湿量dSNCR；
(2)根据锅炉燃用煤质的元素分析结果和工业分析结果，及空预器出口烟气氧含量，计算未投运SNCR时，空预器出口烟气中的含湿量dno-SNCR，计算过程如下：
式中：
—未投运SNCR时空预器出口烟气中的H2O含量，kg/kg；
dno-SNCR—未投运SNCR时空预器出口单位体积干烟气对应的含湿量，kg/m3；
dSNCR—投运SNCR时空预器出口单位体积干烟气对应的含湿量，kg/m3；
式(2)中
和
按照式(3)和式(4)计算。
式中：Car—燃料的收到基碳含量，％；
Sar—燃料的收到基硫含量，％；
Nar—燃料的收到基氮含量，％。
Oar—燃料的收到基氧含量，％；
Har—燃料的收到基氢含量，％。
式中：Oar—燃料的收到基氧含量，％；
Har—燃料的收到基氢含量，％。
式(1)中未投运SNCR时空气预热器出口烟气中水蒸汽质量
由下式计算：
式中：Mar—燃料的收到基水分含量，％；
hkq,ab—空气的绝对含湿量，kg/kg；
α—投运SNCR后空气预热器出口处的过量空气系数。
式中：
—投运SNCR后空预器出口处干烟气氧气体积分数，％；
(3)计算投运SNCR脱硝系统后单位体积干烟气对应含湿量的增加量
式中：
—投运与停运SNCR脱硝系统空预器出口干烟气对应含湿量的差值，kg/m3；
(4)计算对应单位质量的燃料喷入c％质量浓度尿素溶液的质量
式(7)计算得到的干烟气对应含湿量的增加主要是包括两个部分：(1)炉内喷入尿素溶液携带的水分；(2)SNCR反应生成的水分，那么存在如下关系：
式中：
—对应单位质量燃料SNCR喷入炉内尿素溶液的质量，kg/kg；
c—尿素溶液中尿素质量分数(浓度)，％；
由此可以计算得到，对应单位质量的燃料喷入c％质量浓度尿素溶液的质量为：
2、SNCR对锅炉效率影响引起煤耗增加的评估计算模型
由上述计算可知，燃煤电站锅炉投运SNCR后，折算到单位质量燃料喷入的质量浓度c％的尿素溶液质量为
那么该部分尿素溶液进入炉内后将会消耗多少热量呢？
燃煤发电机组锅炉SNCR脱硝技术是采用尿素溶液为还原剂，通过喷嘴将其喷入炉内850～1100℃温度区域烟气中，尿素在其中发生热解反应，分解为NH3和CO2，绝大部分热解生成可还原NOx的NH3和CO2，热解反应未吸热反应。尿素热解产生的部分NH3与烟气中NO反应生成N2和H2O，同时，消耗掉烟气中部分氧气，NH3还原NO的反应为放热反应。另外，部分NH3还与氧气反应生成NO或N2。因此，SNCR脱硝过程可以分为以下几个步骤：
(1)喷入炉内的尿素溶液干燥，并发生熔融。
H2O(l)→H2O(g) (10)
CO(NH2)2(s)→CO(NH2)2(l) (11)
(2)尿素吸热发生热解反应过程。
CO(NH2)2+H2O＝CO2+2NH3 (12)
(3)氨气还原NO反应过程。
4NH3+4NO+O2＝4N2+6H2O (13)
(4)氨气被分解过程。
4NH3+3O2＝2N2+6H2O (14)
在上述SNCR过程，主要发生的热量传递计算过程如下：
(1)尿素溶液中的水气化过程从烟气中吸收的热量QSNCR,qh
式中：
—液态水的比热，kJ/(kg·K)；
tjy—尿素浆液的初始温度，℃；
tgy,ky,o,SNCR—投运SNCR后空气预热器出口的烟气温度，℃。
(2)尿素溶液中的尿素熔融过程从烟气中吸收的热量QSNCR,rr
(3)尿素热解过程从烟气中吸收热量QSNCR,rj
式中：qrj—尿素热解的反应热，kJ/mol。
(4)尿素热解产生的氨气还原NO吸收的热量QSNCR,NOhy
式中：a—SNCR脱硝系统的脱硝效率，％；
b—SNCR脱硝系统的氨氮摩尔比；
qhy—氨气还原NO的反应热，kJ/mol；
上式中吸热为正值，放热为负值。
(5)尿素热解产生的氨气被分解释放的热量QSNCR,yh
式中：qyh—氨气氧化的反应热，kJ/mol。
上式中吸热为正值，放热为负值。
SNCR在锅炉中总的吸收热量为：
ΔQ＝QSNCR,qh+QSNCR,rr+QSNCR,rj+QSNCR,NOhy+QSNCR,yh (20)
SNCR对锅炉效率的影响：
SNCR对单位发电量的发电煤耗影响：
式中：Δbfd——影响的发电煤耗，g/kwh；
η'boiler——投运SNCR工况下的锅炉效率，％；
q——汽机热耗率，kJ/(kWh)；
ηtube——管道效率，％。
3、SNCR脱硝系统运行经济性计算模型
(1)SNCR对锅炉效率影响带来的运行成本；
Δbgl＝Δbfd×pcoal (23)
式中：pcoal——标煤的单价，元/g；
Δbgl——SNCR对锅炉效率影响折算的经济损失，元/kWh；
(2)SNCR系统运行尿素消耗成本计算；
式中：
——折算到单位度电尿素的费用，元/kwh；
(3)SNCR系统运行除盐水消耗成本计算：
式中：Δbcys——折算到单位度电SNCR耗费除盐水的费用，元/kwh；
pcys——除盐水的单价，元/g；
(4)SNCR系统运行压缩空气消耗成本计算：
式中：Δbyskq——折算到单位度电SNCR耗费压缩空气的费用，元/kwh；
pyskq——电厂压缩空气的单价，元/g；
γ——SNCR系统雾化喷嘴的气液比。
二、试验和计算流程
本发明公开了一种SNCR脱硝对燃煤发电机组运行经济性影响的评估方法。该方法提出通过计算投运和停运SNCR锅炉空气预热器出口烟气含湿量差值将喷入炉膛内的尿素溶液准确均分到单位质量燃料上的方法，解决了入炉燃料质量和入炉尿素溶液精确测量难的问题；提出通过计算对应单位质量燃料尿素溶液在炉内净吸收热量获得其对锅炉燃料效率的影响；提出了将SNCR对锅炉影响增加的运行成本、尿素消耗成本、除盐水消耗成本和压缩空气消耗成本折算到单位发电量上，并给出了计算方法。
本发明提出的SNCR脱硝对燃煤发电机组运行经济性影响评估方法的评估步骤如下：
S1：将SNCR喷入炉内的尿素溶液折算到单位质量燃料上，具体步骤如下：
(1)测量投运SNCR脱硝系统后，空气预热器出口烟气的含湿量dSNCR、氧含量、CO含量和烟气温度；试验过程中，在送风机入口附近测量空气的温度、含湿量(或相对湿度)；
(2)按照GB/T10184-2015中规定，试验过程在锅炉给煤系统取样原煤，并对原煤样进行工业分析、元素分析；
(3)根据原煤的工业分析和元素分析结果，结合空气预热器出口烟气氧含量、空气含湿量，计算未投运SNCR时空气预热器出口烟气的含湿量dno-SNCR，可应用式(1)～式(6)计算得到。
(4)根据投运SNCR脱硝系统后空气预热器出口烟气的含湿量dSNCR，和未投运SNCR脱硝系统时空预器出口烟气的含湿量dno-SNCR，参照尿素浆液的浓度，应用式(7)～式(9)，计算得到对应单位质量燃料SNCR喷入炉内尿素溶液的质量
S2：计算SNCR对锅炉效率影响引起煤耗增量，计算过程如下：
(1)根据投运SNCR脱硝系统后空气预热器出口排烟温度、尿素溶液的初始温度，计算对应单位质量燃料SNCR喷入炉内尿素溶液中的水在炉内汽化吸收的热量QSNCR,qh，应用式(15)计算得到。
(2)依据尿素溶液的质量浓度，应用式(16)计算得到对应单位质量燃料SNCR喷入炉内尿素溶液中的尿素在炉内熔融吸收的热量QSNCR,rr。
(3)依据尿素溶液的质量浓度，应用式(17)计算得到对应单位质量燃料SNCR喷入炉内尿素溶液中的尿素在炉内热解吸收的热量QSNCR,rj。
(4)依据尿素溶液的质量浓度，SNCR脱硝系统的脱硝效率和氨氮摩尔比，应用式(18)计算得到对应单位质量燃料SNCR喷入炉内尿素热解产生的氨气还原NO吸收的热量QSNCR,NOhy。
(5)依据尿素溶液的质量浓度，SNCR脱硝系统的脱硝效率和氨氮摩尔比，应用式(19)计算得到对应单位质量燃料SNCR喷入炉内尿素热解产生的氨气被氧化释放的热量QSNCR,yh。
(6)根据试验煤样的工业分析结果，应用式(20)～(21)计算得到SNCR对锅炉效率的影响；
(7)根据试验测得的汽轮机热耗、管道效率和投运SNCR工况下锅炉热效率，应用(22)计算对发电煤耗的影响。
S3：计算SNCR脱硝系统运行经济性
(1)依据S1和S2计算结果，应用式(23)计算SNCR影响锅炉效率带来的运行成本Δbgl；
(2)应用式(24)，计算SNCR脱硝系统尿素消耗折算到单位千瓦电量上的成本
(3)应用式(25)，计算SNCR脱硝系统除盐水消耗折算到单位千瓦电量上的成本Δbcys；
(4)应用式(23)，计算SNCR脱硝系统压缩空气消耗折算到单位千瓦电量上的成本Δbyskq；
(5)综上，获得SNCR脱硝系统运行的成本。
三、计算实例
本实施例的对象为一台660MW超临界机组锅炉，其型号为DG-2141/25.4-II12型，锅炉为超临界参数、W型火焰燃烧、垂直管圈水冷壁变压运行直流锅炉、一次再热、挡板调节再热汽温、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型锅炉。。
试验工况为660MW负荷工况，试验工况各已知和测量参数值见下表：
计算结果
从以上试验结果可以看出，采用本发明方法能够准确全面地测定SNCR脱硝系统对燃煤发电机组运行经济成本的影响。
Claims (12)
1.SNCR系统对燃煤发电机组运行经济性影响的评估方法，其特征在于，所述SNCR系统对燃煤发电机组运行经济性的影响包括SNCR系统对锅炉效率影响带来的运行成本Δbgl、SNCR系统运行的尿素消耗成本
SNCR系统运行的除盐水消耗成本Δbcys、SNCR系统运行的压缩空气消耗成本Δbyskq。
2.根据权利要求1所述的评估方法，其特征在于，所述SNCR系统对锅炉效率影响带来的运行成本Δbgl通过SNCR系统对单位量的发电煤耗影响Δbfd进行计算：
Δbgl＝Δbfd×pcoal；
式中，pcoal为标煤的单价，元/g；Δbgl为SNCR系统对锅炉效率影响带来的运行成本，元/kWh；Δbfd为影响的发电煤耗，g/kWh；η′boiler为投运SNCR工况下的锅炉效率，％；q为汽机热耗率，kJ/(kWh)；ηtube为管道效率，％；Δηboiler为SNCR系统对锅炉效率的影响，％。
3.根据权利要求2所述的评估方法，其特征在于，所述SNCR系统对锅炉效率的影响Δηboiler通过SNCR系统在锅炉中总的吸收热量ΔQ进行计算；所述SNCR系统在锅炉中总的吸收热量包括尿素溶液中水气化过程从烟气中吸收的热量QSNCR，qh、尿素溶液中的尿素熔融过程从烟气中吸收的热量QSNCR，rr、尿素热解过程从烟气中吸收的热量QSNCR，rj、尿素热解产生的氨气还原NO吸收的热量QSNCR，Nohy和尿素热解产生的氨气被氧化释放的热量QSNCR，yh；所述SNCR系统对锅炉效率的影响Δηboiler及SNCR系统在锅炉中总的吸收热量ΔQ的计算公式如下：
ΔQ＝QSNCR，qh+QSNCR，rr+QSNCR，rj+QSNCR，NOhy+QSNCR，yh。
4.根据权利要求3所述的评估方法，其特征在于，所述尿素热解产生的氨气还原NO吸收的热量QSNCR，NOhy通过以下公式计算：
式中，a-SNCR脱硝系统的脱硝效率，％；b-SNCR脱硝系统的氨氮摩尔比；qhy-氨气还原NO的反应热，kJ/mol；
-对应单位质量燃料SNCR喷入炉内尿素溶液的质量，kg/kg；c-尿素溶液中尿素质量分数，％。
5.根据权利要求3所述的评估方法，其特征在于，所述尿素热解产生的氨气被氧化释放的热量QSNCR，yh通过以下公式计算：
式中，a-SNCR脱硝系统的脱硝效率，％；b-SNCR脱硝系统的氨氮摩尔比；qhy-氨气还原NO的反应热，kJ/mol；
-对应单位质量燃料SNCR喷入炉内尿素溶液的质量，kg/kg；c-尿素溶液中尿素质量分数，％。
6.根据权利要求3所述的评估方法，其特征在于，所述尿素溶液中水气化过程从烟气中吸收的热量QSNCR，qh通过以下公式计算：
式中，
-液态水的比热，kJ/(kg·K)；
tjy-尿素浆液的初始温度，℃；
tgy，ky，o，SNCR-投运SNCR后空气预热器出口的烟气温度，℃；
c-尿素溶液中尿素质量分数，％。
7.根据权利要求3所述的评估方法，其特征在于，所述溶液中的尿素熔融过程从烟气中吸收的热量QSNCR，rr通过以下公式计算
式中，
-对应单位质量燃料SNCR喷入炉内尿素溶液的质量，kg/kg；
c-尿素溶液中尿素质量分数，％。
8.根据权利要求3所述的评估方法，其特征在于，所述尿素热解过程从烟气中吸收的热量QSNCR，rj通过以下公式计算：
式中，
-对应单位质量燃料SNCR喷入炉内尿素溶液的质量，kg/kg；
c-尿素溶液中尿素质量分数，％；
qrj-尿素热解的反应热，kJ/mol。
9.根据权利要求4至8任一所述的评估方法，其特征在于，所述对应单位质量燃料SNCR喷入炉内尿素溶液的质量
通过以下公式计算：
式中，
-投运SNCR脱硝系统后与投运前空预器出口干烟气对应含湿量的差值，kg/m3；
c-尿素溶液中尿素质量分数，％；
Vgy，no-SNCR-未投运SNCR脱硝系统时空气预热器出口干烟气体积，m3/kg。
10.根据权利要求9所述的评估方法，其特征在于，所述SNCR系统运行的尿素消耗成本
通过以下公式计算：
式中，
——折算到单位度电尿素的费用，元/kWh；
η′boiler为投运SNCR工况下的锅炉效率，％；
q为汽机热耗率，kJ/(kWh)；
ηtube为管道效率，％；
c-尿素溶液中尿素质量分数，％；
11.根据权利要求9所述的评估方法，其特征在于，所述SNCR系统运行的除盐水消耗成本Δbcys通过以下公式计算：
式中，Δbcys——折算到单位度电SNCR耗费除盐水的费用，元/kWh；
pcys——除盐水的单价，元/g；
η′boiler为投运SNCR工况下的锅炉效率，％；
q为汽机热耗率，kJ/(kWh)；
ηtube为管道效率，％；
c-尿素溶液中尿素质量分数，％；
12.根据权利要求9所述的评估方法，其特征在于，所述SNCR系统运行的压缩空气消耗成本Δbyskq通过以下公式计算：
式中，Δbyskq——折算到单位度电SNCR耗费压缩空气的费用，元/kWh；
Pyskq——电厂压缩空气的单价，元/g；
γ——SNCR系统雾化喷嘴的气液比；
η′boiler为投运SNCR工况下的锅炉效率，％；
q为汽机热耗率，kJ/(kWh)；
ηtube为管道效率，％；
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110125716.4A CN112949981B (zh) | 2021-01-29 | 2021-01-29 | Sncr系统对燃煤发电机组运行经济性影响的评估方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110125716.4A CN112949981B (zh) | 2021-01-29 | 2021-01-29 | Sncr系统对燃煤发电机组运行经济性影响的评估方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112949981A true CN112949981A (zh) | 2021-06-11 |
| CN112949981B CN112949981B (zh) | 2023-12-26 |
Family
ID=76239710
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110125716.4A Active CN112949981B (zh) | 2021-01-29 | 2021-01-29 | Sncr系统对燃煤发电机组运行经济性影响的评估方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112949981B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01208503A (ja) * | 1988-02-15 | 1989-08-22 | Toshiba Corp | 複合発電プラントの運転方法 |
| JP5315492B1 (ja) * | 2012-06-13 | 2013-10-16 | 武史 畑中 | 次世代カーボンフリー発電プラント及び次世代カーボンフリー発電方法並びに次世代カーボンフリー発電プラント及び次世代カーボンフリー発電方法に利用する尿素水 |
| CN104132358A (zh) * | 2014-06-12 | 2014-11-05 | 广东电网公司电力科学研究院 | 适于低负荷运行的燃煤电厂锅炉系统及其燃烧调整方法 |
| US20170160013A1 (en) * | 2014-09-24 | 2017-06-08 | Cas Super Energy Technology Jingjiang Ltd. | Denitration and waste heat recovery integrated furnace |
| CN108716688A (zh) * | 2018-06-27 | 2018-10-30 | 北京蓝图工程设计有限公司 | 一种烟气氮氧化物低排放的燃煤锅炉及方法 |
-
2021
- 2021-01-29 CN CN202110125716.4A patent/CN112949981B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01208503A (ja) * | 1988-02-15 | 1989-08-22 | Toshiba Corp | 複合発電プラントの運転方法 |
| JP5315492B1 (ja) * | 2012-06-13 | 2013-10-16 | 武史 畑中 | 次世代カーボンフリー発電プラント及び次世代カーボンフリー発電方法並びに次世代カーボンフリー発電プラント及び次世代カーボンフリー発電方法に利用する尿素水 |
| CN104132358A (zh) * | 2014-06-12 | 2014-11-05 | 广东电网公司电力科学研究院 | 适于低负荷运行的燃煤电厂锅炉系统及其燃烧调整方法 |
| US20170160013A1 (en) * | 2014-09-24 | 2017-06-08 | Cas Super Energy Technology Jingjiang Ltd. | Denitration and waste heat recovery integrated furnace |
| CN108716688A (zh) * | 2018-06-27 | 2018-10-30 | 北京蓝图工程设计有限公司 | 一种烟气氮氧化物低排放的燃煤锅炉及方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| XIANG XIAO ET AL: "Study on the influencing factors of removal of NOX from cement kiln flue gas by sewage sludge as a denitration agent", ENVIRONMENTAL SCIENCE AND POLLUTION RESEARCH, vol. 27, pages 41342, XP037282427, DOI: 10.1007/s11356-020-10126-2 * |
| 宋鑫桐: "锅炉燃烧对SCR系统运行影响的研究", 天津职业院校联合学报, vol. 19, no. 7, pages 91 - 97 * |
| 李茂东 等: "SNCR还原剂对垃圾焚烧炉热效率的影响", 广东电力, vol. 29, no. 5, pages 6 - 10 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112949981B (zh) | 2023-12-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102012968B (zh) | 煤粉锅炉热效率和煤质数据实时监测方法 | |
| CN203507793U (zh) | 一种同时从焦炉烟道废气中脱除二氧化硫和氮氧化物的装置 | |
| CN105056758B (zh) | 一种流化催化脱除氮氧化物的方法及装置 | |
| CN101870480B (zh) | 一种尿素固体干式热解制氨气的方法 | |
| Xu et al. | The characteristics of recycled NO reduction over char during oxy-fuel fluidized bed combustion | |
| CN204073849U (zh) | 焦炉烟气scr脱硝系统 | |
| CN106244175B (zh) | 烟气高温碳还原脱硝和热能回收装置 | |
| CN107739036A (zh) | 一种干式尿素热解制氨系统与方法 | |
| CN112933942A (zh) | 采用sncr脱硝技术的锅炉燃料效率计算方法 | |
| CN208320468U (zh) | 一种烟气scr脱硝提效系统 | |
| CN207996557U (zh) | 一种水泥回转窑脱硝装置 | |
| CN112949981B (zh) | Sncr系统对燃煤发电机组运行经济性影响的评估方法 | |
| CN108404653A (zh) | 一种烟气scr脱硝提效系统和方法 | |
| CN209828701U (zh) | 基于氨水+联氨的混合脱硝剂的制备装置 | |
| CN204952660U (zh) | 一种燃煤锅炉烟气炉内脱硝干法脱硫设备 | |
| CN208186363U (zh) | 一种烟气回流式的热解焚烧系统 | |
| CN213181340U (zh) | 检测燃煤耦合生物质燃烧中生物质热量份额的系统 | |
| CN207451632U (zh) | 一种干式尿素热解制氨系统 | |
| CN103727803A (zh) | 一种烟气脱硝装置 | |
| CN209865734U (zh) | 一种烧结烟气循环联合臭氧预氧化的脱硫脱硝系统 | |
| CN103398397A (zh) | 一种锅炉燃烧系统及利用该系统燃烧的方法 | |
| CN206837822U (zh) | 一种球团烟气臭氧脱硝系统 | |
| CN207350356U (zh) | 用于脱硝系统的烟气加热装置 | |
| CN206911119U (zh) | 烟气通过粉磨矿渣除尘脱硫脱硝的系统设备 | |
| CN206404574U (zh) | 一种烟气脱硝系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 210023 fairyland Road, Qixia District, Nanjing, Jiangsu Province, No. 10 Applicant after: Guoneng Nanjing Electric Power Test Research Co.,Ltd. Applicant after: State energy group Guangxi Electric Power Co.,Ltd. Applicant after: National Energy Group Science and Technology Research Institute Co.,Ltd. Applicant after: SOUTHEAST University Applicant after: Guodian Nanning Power Generation Co.,Ltd. Address before: 210023 fairyland Road, Qixia District, Nanjing, Jiangsu Province, No. 10 Applicant before: GUODIAN NANJING ELECTRIC POWER TEST RESEARCH Co.,Ltd. Applicant before: State energy group Guangxi Electric Power Co.,Ltd. Applicant before: National Energy Group Science and Technology Research Institute Co.,Ltd. Applicant before: SOUTHEAST University Applicant before: Guodian Nanning Power Generation Co.,Ltd. |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |