超低排放脱硝运行状态及稳定性评估

李清毅, 孟 炜, 吴国潮, 张 军, 朱松强, 胡达清,郑成航, 高 翔, 王汝能, 刘海蛟

(1.浙江天地环保科技有限公司,浙江 杭州310003； 2.浙江省能源集团有限公司,浙江 杭州310007；3.浙江大学 能源清洁利用国家重点实验室,浙江 杭州310027)



超低排放脱硝运行状态及稳定性评估

李清毅1, 孟 炜1, 吴国潮2, 张 军3, 朱松强2, 胡达清1,郑成航3, 高 翔3, 王汝能1, 刘海蛟1

(1.浙江天地环保科技有限公司,浙江 杭州310003； 2.浙江省能源集团有限公司,浙江 杭州310007；3.浙江大学 能源清洁利用国家重点实验室,浙江 杭州310027)

以超低排放改造后的某1 000 MW燃煤机组为例,建立该机组脱硝装置的性能评估体系,对脱硝装置的运行状态、可靠性和稳定性进行评估.得到的结论如下：按照该机组选择性催化还原(SCR)入口NOx浓度、SCR出口NOx浓度、脱硝效率、氨逃逸和压力损失分别为300 mg/m3、50 mg/m3、85%、3×10-6和600 Pa的评估标准,对应的达标率分别为90.45%、92.34%、78.98%、98.32%和100.00%；不达标状态一般出现在机组变负荷和低负荷运行状态下,主要是喷氨量信号的响应速度过慢、炉膛内氧量难以控制和SCR入口温度较低等原因所致；超低排放改造后的机组SCR出口NOx平均浓度明显降低,小于30 mg/m3,改造效果显著；机组总排口NOx排放浓度稳定可靠,达标率为98.74%,高于超低排放设计目标．

超低排放；选择性催化还原(SCR)；脱硝效率；达标率；稳定性

氮氧化物(nitrogen oxides,NOx)不仅作为一次污染物危害人体健康[1-2],也是导致酸雨、光化学烟雾和雾霾的主要前驱体物[3-5].燃煤是NOx排放的主要来源之一[6].根据最新火电厂大气污染物排放标准 (GB13223-2011)[7]及环保部2013(14)号文件,要求重点地区火力发电燃煤锅炉氮氧化物的排放浓度c(NOx)≤100 mg/m3.为了继续降低燃煤电厂的污染物排放,国家发改委、能源局和环保部联合发布了文件《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014—2020)》[8],促使国内诸多电厂进行超低排放改造,要求NOx排放浓度c(NOx)≤50 mg/m3．

单一污染物高效脱除技术(如:脱硝[10-13,16-17,22]、脱硫[14-15,18-20]和除尘[21])及多种污染物协同控制理论及技术[23-25]的研究为超低排放技术发展及应用奠定了基础,众多学者研究了超低排放技术经济可行性[7,9,26].目前,针对超低排放环保岛系统长期运行的可靠性、稳定性和经济性等研究较为少见,因此开展超低排放运行状态及可靠稳定性评估十分重要．

本文从建立对NOx脱除起主要作用的设备的评估体系方面着手;从机组负荷、选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)反应器入口NOx浓度、SCR反应器出口NOx浓度、脱硝效率、氨逃逸、SCR反应器压力损失和SCR反应器入口烟气温度等之间的相互关系入手,全面评估机组在进行超低排放改造后的技术性能和运行状态,并对比分析机组改造前、后的NOx浓度；最后评估该机组总排口NOx浓度达到超低排放限值的可靠性和稳定性.同时研究为进行超低排放改造后的机组提供脱硝性能评估的方法和手段．

1 装置简介及数据处理

1.1 机组脱硝情况

图1 某机组的脱硝装置示意图Fig.1 Schematic diagram of one unit’s denitrificationdevice

如图1所示为机组脱硝装置的示意图.机组原设置低氮燃烧器,为使锅炉出口的NOx排放浓度更低,在超低排放改造后对低氮燃烧器进行燃烧调整.烟气经过锅炉出口的省煤器后分别进入A、B两个SCR反应器,SCR反应器内原设置2层催化剂并预留1层催化剂的空间.在进行超低排放改造后,在A、B两个反应器预留层均加装1层催化剂以达到更高的脱硝效率.在每个SCR反应器入口和出口烟道均安装在线测试仪表,主要包括NOx浓度测试仪、O2浓度测试仪、氨逃逸仪、湿度计、热电阻和压力变送器等．

超低排放改造后,进行低氮燃烧调整以保证锅炉出口NOx浓度在全负荷范围内不大于280 mg/m3,机组脱硝装置设计SCR反应器入口NOx浓度为300 mg/m3,设计脱硝效率为85%,出口NOx浓度为45 mg/m3,设计氨逃逸不大于3×10-6,设计SCR反应器阻力损失不大于600 Pa．

1.2 数据处理

SCR反应器入口NOx浓度、出口NOx浓度、机组负荷、氨逃逸、烟气温度等相关数据均依据该机组超低排放改造后连续2个月的烟气自动监控系统 (continuous emission monitoring system,CEMS)监测数据,所取数据间隔时间相同.相关在线仪表在数据获取开始时间之前均已进行标定．

SCR反应器压力损失指的是在同一时刻,SCR反应器出口压力变送器数值(取自CEMS)绝对值与SCR反应器入口压力变送器数值(取自CEMS)绝对值的差值．

SCR反应器单个通道的脱硝效率均按下式计算：

(1)

式中：cin为SCR反应器入口烟气中的NOx浓度,cout为SCR反应器出口烟气中的NOx浓度．机组的脱硝效率为2个通道脱硝效率的算术平均值．

某项参数的达标率(σ)是指在进行脱硝装置评估的时间段内,对该项参数达到某个标准值的数量占该项参数总的统计数量的比率,未特别说明的达标率的标准值均为某个参数的设计值.平均达标率指的是达标率的算术平均值,SCR反应器 A、B两个通道的平均达标率即为机组达标率.投运率(τ)是指在进行脱硝装置评估的时间段内,脱硝装置总的正常运行时间占锅炉在最低稳燃负荷以上总的运行时间的比率．

在进行低氮燃烧器调整后对锅炉出口NOx浓度进行评估时,NOx浓度值评估与设计SCR反应器入口NOx浓度保持一致,按照300 mg/m3进行.在对比脱硝装置改造前、后效果时,改造前数据取自改造后上一年同期的CEMS监测数据,统计数据时长均为2 m,分析用数据均为小时均值的平均值,与脱硝装置性能评估用数据会有些许差别.期间因该机组有少量停运时间,停运时间内的数据剔除未进行处理．

2 结果与讨论

2.1 脱硝装置技术性能评估2.1.1 SCR反应器入口NOx浓度与出口NOx浓度 本小节通过SCR反应器入口NOx浓度评估锅炉低氮燃烧器的综合运行效果；通过SCR反应器出口NOx浓度评估原烟气经SCR反应器处理后的综合达标率；通过研究SCR反应器入口与出口NOx浓度的相关性,评估SCR反应器系统总体运行效果．

图2 选择催化还原(SCR)反应器入口和出口NOx浓度的关系Fig.2 Relation of selective catalytic reduction (SCR) reactor inlet and outlet NOx concentrationrelationship

如图2所示为该机组超低排放改造后SCR反应器脱硝装置A、B两个通道的SCR反应器入口的NOx浓度cin和SCR反应器出口的NOx浓度cout的关系(其中停止喷氨工况中的SCR反应器出口浓度未显示).从图2中可以看出,SCR反应器入口NOx浓度和出口NOx浓度总体上呈现正相关关系,随着SCR反应器入口NOx浓度的升高,出口NOx浓度呈现升高趋势.其中,B通道的趋势线斜率较大,说明SCR反应器对本通道入口NOx浓度比A通道更为敏感,究其原因可能是由烟气流场的分布不均引起.从图2中还可以看出,A、B通道入口NOx浓度值部分已经超过设计值300 mg/m3,极个别数值可达370 mg/m3以上.经核实,该部分浓度值均为机组功率350 MW左右时的数值,基本处于该机组最低稳燃负荷状态,SCR反应器入口烟气温度在300 ℃左右.为更好地保证锅炉效率,机组运行氧量相对较高,锅炉出口NOx浓度超过设计值.说明该机组在锅炉出力较低的情况下,低氮燃烧器的运行情况相对较差,锅炉出口NOx排放浓度较高,应进一步对低氮燃烧器进行优化.机组负荷在500 MW以上时,SCR反应器入口NOx浓度基本稳定维持在250 mg/m3以下.同样,A、B通道出口极个别NOx排放浓度超过设计值50 mg/m3,此部分浓度值出现是因为机组正处于负荷上升阶段,随着机组负荷的升高,喷氨量应同步提高,可以推测喷氨量信号跟踪较慢,导致在变负荷工况下SCR反应器运行不稳定.绝大多数SCR反应器出口NOx浓度值稳定在50 mg/m3以下．

如表1所示为SCR反应器入口和出口NOx浓度的达标率.按照入口NOx浓度为300 mg/m3的评估标准,该机组A、B两个通道的达标率和平均达标率分别为95.57%、85.34%和90.45%.不达标工况主要是在锅炉出力较低的工况下出现,应结合锅炉运行参数和低氮燃烧器的安装布置等因素寻找原因,进一步优化低氮燃烧器的运行效果,降低锅炉出口的NOx浓度.对于A、B两个通道的差异推测为烟气流场差异引起,应加强对锅炉出口烟气流场均布性的研究.按照SCR反应器出口NOx浓度为50 mg/m3的评估标准,该机组A、B两个通道的达标率和平均达标率分别为93.65%、91.05%和92.34%.不达标工况主要是在机组变负荷工况下出现,应进一步研究喷氨信号的响应速度对SCR反应器出口NOx的影响．

表1 SCR反应器入口和出口NOx浓度的达标率

Tab.1 Qualified rate of SCR reactor inlet and outlet NOxconcentration

项目σ/%通道A通道B机组SCR入口95.5785.3490.45SCR出口93.6591.0592.35

2.1.2 SCR反应器入口NOx浓度与脱硝效率 通过SCR反应器入口NOx浓度与脱硝效率之间的相关性关系,评估SCR反应器脱硝效率对SCR反应器入口NOx浓度的适应性．

如图3所示为SCR反应器入口NOx浓度与脱硝效率的关系.从图中可以看出,随着SCR反应器入口NOx浓度的升高,A、B两个通道的脱硝效率均呈现升高趋势,这与化学反应速率的特点正好吻合.由于脱硝反应主要是靠NH3还原NOx,烟气中的NOx浓度越大,喷氨量也多,在进行化学反应时反应物的粒子越多,相互碰撞的机率越大,NOx与NH3的反应速率越快,脱硝效率也会更高．

如表2所示为SCR反应器平均脱硝效率η及脱硝效率的达标率ση.从表2中可以看出,该机组SCR反应器 A、B通道的脱硝效率区间在0～97.07%,平均脱硝效率为88.67%,总体上超过85%脱硝效率的设计要求.通道A、B和机组的脱硝效率的达标率分别为78.71%、79.25%和78.98%.经分析,在机组启停过程中的极低负荷工况下,SCR反应器入口烟温过低造成喷氨短暂停止,从而出现了极少量值脱硝效率为0的情况．

图3 SCR反应器入口NOx浓度与脱硝效率的关系Fig.3 Relation of SCR reactor inlet NOx concentration and denitrification efficiency

Tab.2 Average denitrification efficiency and qualified rate of denitrification efficiency

项目 η/% ση/% ηminηmaxηave机组通道机组通道A54.8497.4988.22通道B097.0789.1288.6778.7179.2578.98

2.1.3 机组负荷与SCR反应器入口NOx浓度 通过机组运行负荷与SCR反应器入口NOx浓度的相关性关系,评估低氮燃烧调整后对机组负荷的适应性．

图4 机组负荷与SCR反应器入口NOx浓度的关系Fig.4 Relation of unit load and SCR reactor inlet NOx concentration

如图4所示为机组负荷U与SCR反应器入口NOx浓度cin的关系.由图4可见,当机组负荷低于500 MW时,SCR反应器入口NOx浓度出现明显升高现象.经计算,当机组负荷小于500 MW时,该机组SCR反应器 A、B通道入口NOx浓度达标率仅为87.44%和70.70%,远低于500 MW以上负荷时99.43%和91.95%的达标率．

锅炉低负荷时SCR反应器入口NOx浓度总体升高与低氮燃烧效果变差有关,同样验证了需要进一步调整锅炉在低负荷状态运行时的配风、煤粉细度等参数；机组运行也应尽量避免锅炉低负荷运行．

2.1.4 机组负荷与SCR反应器出口NOx浓度 通过机组运行负荷与SCR反应器出口NOx浓度的相关性关系,评估SCR反应器2个通道对机组负荷的适应性．

图5 机组负荷与SCR反应器出口NOx浓度的关系Fig.5 Relation of unit load and SCR reactor outlet NOx concentration

如图5所示为机组负荷U与SCR反应器出口NOx浓度cout的关系.从图5中可以看出,随着机组负荷的升高,SCR反应器出口NOx浓度呈现平稳升高趋势.从趋势上总体来看,脱硝装置基本能够保证SCR反应器出口浓度在50 mg/m3以下,SCR反应器运行与机组运行情况大体配合较好,但其仍然会受到机组运行负荷的影响,从技术和运行角度仍有一定的改进空间．

2.1.5 机组负荷与脱硝效率 通过机组运行负荷与SCR反应器脱硝效率的相关性关系,评估SCR反应器2个通道对机组负荷的适应性．

如图6所示为机组负荷U与SCR反应器脱硝效率η的关系.从图6中可以看出,随着机组负荷的升高,SCR反应器脱硝效率呈现下降趋势.从总体趋势上来看,SCR反应器运行总体稳定,基本上可维持脱硝效率在85%左右,脱硝效率对负荷的适应性总体较好.但其仍然会受到机组运行负荷的影响,当机组负荷较大,烟气量较多的情况下,烟气流速增大,烟气与催化剂接触时间变短,脱硝效率仍会出现下降情况,应进一步调节SCR反应器运行方式,保证在机组负荷较高时保证脱硝效率至少达到85%．

图6 机组负荷与脱硝效率的关系Fig.6 Relation of unit load and denitrification efficiency

2.1.6 SCR反应器入口烟气温度与脱硝效率 通过SCR反应器入口烟气温度与脱硝效率的相关性关系,评估SCR反应器两个通道的脱硝效率对SCR反应器入口烟气温度的敏感情况．

图7 SCR反应器入口烟气温度与脱硝效率的关系Fig.7 Relation of SCR reactor inlet temperature and denitrification efficiency

如图7所示为SCR反应器入口烟气温度θ与脱硝效率η的关系.在催化剂的最佳活性适宜温度范围内,脱硝效率基本维持不变.从图7中可以看出,该机组A、B两个通道从趋势上表现出了运行相对稳定的特征,但B通道SCR反应器入口烟气温度上升时,脱硝效率出现轻微的上升趋势,应进一步研究喷氨随负荷变化的响应性．从图7中还可发现,该机组A、B两个通道的温度范围差距较大,A通道的烟气温度总体低于B通道,应该是由于流场不均通风量出现偏差或者测试烟温热电阻安装位置代表性不够等原因所致,应进一步明确原因．

2.1.7 SCR反应器压力损失与脱硝效率 通过SCR反应器压力损失与脱硝效率的相关性关系,评估SCR反应器前、后的压力下降情况与脱硝效率的相关性关系．

图8 SCR反应器压力损失与脱硝效率的关系Fig.8 Relationship of SCR reactor pressure loss anddenitrification

如图8所示为SCR反应器压力损失P与脱硝效率η的关系.从图8中可以看出,在所有运行工况下,SCR反应器压力损失均稳定在500 Pa以下,按照SCR反应器压力损失为600 Pa的评估标准,达标率为100%.对于该机组SCR反应器 A通道,当SCR反应器压力损失上升时,SCR反应器的脱硝效率总体呈上升趋势；对于B通道,当SCR反应器压力损失上升时,SCR反应器的脱硝效率总体呈下降趋势；但趋势线斜率均较低,说明总体上该机组SCR反应器2个通道压力损失与脱硝效率基本上无明显的相关性.但在后续机组运行过程中应加强运行管理,注意SCR反应器阻力上升的趋势,在阻力上升较多时,应加强脱硝装置催化剂表面的吹灰频率．

2.1.8 氨逃逸与脱硝效率 通过氨逃逸与脱硝效率的相关性关系,评估机组SCR反应器还原剂控制情况及其对脱硝效率的影响.为了减轻机组负荷对脱硝效率的影响,按照100%负荷(1 000 MW±50 MW)和75%负荷(750 MW±50 MW)分别统计SCR反应器氨逃逸与脱硝效率之间的关系.氨逃逸反应了在一定通风条件下,还原剂的反应情况,较高的氨逃逸说明还原剂使用量大于需要量,虽然能够提高脱硝效率,但会导致还原剂浪费和污染物排放量提高．

如图9所示为机组不同负荷下氨逃逸e与脱硝效率η的关系.从图9中可以看出,随着氨逃逸的上升,脱硝效率呈现上升趋势,说明脱硝还原剂NH3的使用量和烟气量的配比能够较明显的影响脱硝效率.其中,该机组A通道氨逃逸相对控制水平较高,其氨逃逸可控制在2×10-6以下,B通道在两种负荷下均出现氨逃逸超标现象,特别是在75%负荷下,氨逃逸量部分数值接近5×10-6.综合分析可知,超标的主要原因仍是机组在变负荷时,虽然还原剂使用量跟踪变化,但其响应速度较慢造成的．

如表3所示为该机组SCR反应器氨逃逸及其达标率σe.从表3中可以看出,SCR反应器 A、B两个通道及机组的平均氨逃逸分别为0.88、1.00和0.94×10-5.氨逃逸平均值较大低于设计值.按照氨逃逸设计值为3×10-6的评估标准,A、B通道和机组氨逃逸达标率分别为98.92%、97.72%和98.32%．

图9 机组不同负荷条件下氨逃逸与脱硝效率的关系Fig.9 Relation of ammonia escape and denitrification efficiency

项目 e/10-6 σe/% eminemaxeave机组通道机组通道A05.710.88通道B05.511.000.9498.9297.7298.32

综合分析CEMS监测数据,氨逃逸超标的出现同其他性能指标超标时情况类似,一般出现在机组负荷变化过程中,推测可能也是由于喷氨信号响应速度慢引起.为更好的保证脱硝效率喷氨量过剩也可能会造成氨逃逸的超标．

2.2 改造前后脱硝效果比较

根据低氮燃烧器调整前、后与脱硝装置改造前、后NOx浓度的对比,评估改造后低氮燃烧器和SCR反应器脱硝装置的运行效果．

如表4所示为脱硝装置改造前、后SCR反应器 A、B两个通道入口和出口的NOx浓度对比.从表4中可以看出,SCR反应器改造后,入口NOx平均浓度均比改造前降低,其中B通道降低较多,下降比例约为9.16%.A、B通道入口NOx平均值下降约6.19%.结合改造前、后所取CEMS监测数据可以发现,改造前同期数据高负荷运行时间所占比例较大,机组运行更为稳定,改造后因调试和测试等多种原因存在,机组负荷波动相对频繁,在低负荷和负荷变化过程中对喷氨适应性要求较高,容易造成SCR反应器入口NOx浓度较高,因此对于SCR反应器入口的NOx应在机组长期运行稳定后还需进行详细的评估,但对比高负荷时NOx浓度可以看出,改造前后SCR反应器入口NOx浓度有一定程度的降低．

从表4中还可以看出,由于在SCR反应器内增加了一层催化剂,改造后SCR反应器出口NOx浓度有相当程度的降低,A、B两个通道和机组NOx浓度下降比例分别为59.48%、64.78%和62.24%.结合上节数据分析,脱硝装置改造后SCR反应器出口NOx浓度基本稳定在40 mg/m3以下,改造后脱硝效率提高明显．

表4 机组改造前、后NOx浓度参数对比

Tab.4 NOxconcentration contrast before and after unit reform

名称cin,ave/(mg·m-3)cout,ave/(mg·m-3)τ/%A通道改造前227.4974.9299.796改造后217.9230.3699.999B通道改造前248.8781.6599.796改造后226.0728.7699.999平均值改造前238.1878.2999.796改造后223.4429.5699.999

综上所述,可以推测在对低氮燃烧器进行调整后,机组运行稳定后SCR反应器入口NOx浓度有一定的降低.改造后,SCR反应器出口NOx平均浓度大幅下降,下降幅度达到50%以上,改造效果明显.改造后机组的投运率均呈上升趋势,两通道均接近100%.在机组运行过程中,保持负荷的稳定对NOx的排放控制较为有利,而负荷波动过程中NOx浓度变化较大甚至会出现排放不达标情况.机组变负荷过程中如何保证NOx浓度的稳定也成为后续重要研究课题之一．

2.3 总排口NOx浓度达标可靠性和稳定性评估

通过该机组总排口NOx浓度值来评估机组脱硝的总体达标情况．如图10所示为该机组改造后在一段时间内总排口的NOx浓度情况.其中横坐标数值是按照所取数据按时间先后顺序排列.所取时间段内机组总排口的NOx浓度在(0～87) mg/m3区间内波动,其中几个零值可认为是由于仪器产生的坏点.经计算,该段时间内平均NOx浓度为28.17 mg/m3,达标率98.74%.NOx浓度≤40 mg/m3、≤30 mg/m3和≤20 mg/m3的达标率分别为93.37%、58.42%和15.72%．

本机组总排口NOx变化范围较大,并出现少量高浓度,通过对比负荷、喷氨量等其他数据,发现高浓度值主要出现在机组启停机时.启停机状态下出现NOx浓度异常偏高或偏低的情况.但从总体上看,机组平均浓度均远低于50 mg/m3,达标率较高,说明机组脱硝装置的运行效果总体较好,基本能够满足超低排放的设计要求.机组长期运行一年后需进行再分析,观察排放情况．

图10 机组总排口NOx浓度随时间变化的分布Fig.10 Distribution of final NOx concentration with time

3 结 论

(1)按照SCR反应器入口NOx浓度为300 mg/m3的评估标准,机组达标率为90.45%；按照SCR反应器出口NOx浓度为50 mg/m3的评估标准,机组达标率为92.34%；按照脱硝效率为85%的评估标准,机组达标率为78.98%；按照氨逃逸为3×10-6的评估标准,机组达标率为98.32%；按照SCR反应器压力损失为600 Pa的评估标准,机组达标率为100%．

(2)对于各项技术性能,不达标状态一般出现在机组变负荷和低负荷运行状态下.主要原因如下：机组负荷改变时喷氨量信号的响应速度过慢、低负荷运行时由于氧量难以控制造成低氮燃烧器对NOx的脱除效果低于机组负荷较高运行状态、低负荷运行时SCR反应器入口温度较低造成脱硝催化剂的活性偏低等.A、B两个通道存在较大偏差,主要原因推测为烟气流场分布不均引起.后续应加强烟气流场、喷氨响应性和低负荷下催化剂活性等问题的研究．

(3)机组进行烟气超低排放改造后,机组SCR反应器出口NOx平均浓度大幅下降至30 mg/m3以下,下降幅度达到50%以上,改造效果明显.改造后机组的投运率均呈上升趋势,达到99.99%以上.机组总排口NOx排放浓度稳定可靠,达标率高达98.74%,达到并超过超低排放设计要求．

(4)为已进行超低排放改造后的机组提供了脱硝性能技术评估的方法,因本机组SCR反应器脱硝装置前后未安装SO2和SO3在线监测仪表,本文未对SCR反应器脱硝装置SO2/SO3转化率的性能指标进行评估,在后续研究中需采用措施对其进行评估．

[1] ZHEN C, JING K J, OSCAR F. Characteristics and health impacts of particulate matter pollution in China [J]. Atmospheric Environment, 2013, 65(3): 186-194．

[2] LAI H K, TSANG H, THACH T Q, et al. Health impact assessment of exposure to fine particulate matter based on satellite and meteorological information [J]. Environmental Science: Processes and Impacts, 2014,16(2): 239-246．

[3] MOMOE K, LIANG D, TSUYOSHI F. Regional disparity and cost-effective SO2pollution control in China: A case study in 5 mega-cities [J]. Energy Policy, 2013, 61(7): 1322-1331．

[4] 国家统计局能源统计司. 中国能源统计年鉴2013[R]. 北京: 中国统计出版社, 2013．

[5] 中国电力企业联合会. 2013年中国电力行业年度发展报告[R].北京: 中国市场出版社, 2013．

[6] 国家统计局.中国环境统计年鉴(2014)[M]. 北京: 中国统计出版社, 2014: 54．

[7] 朱法华,王临清. 煤电超低排放的技术经济与环境效益分析[J]. 环境保护,2014,42(21): 28-33． ZHU Fa-hua, WANG Lin-qing. Analysis on technology-economy and environment benefit of ultra-low emission from coal-fired power units [J]. Environmental Protection, 2014, 42(21): 28-33．

[8] 国家发改委. 关于印发《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014-2020年)》的通知 [EB/OL]. (2014-09-12) [2015-12-17]. http:∥bgt.ndrc.gov.cn/zcfb/201409/t20140919_626242.html

[9] 张东辉,庄烨,朱润儒,等. 燃煤烟气污染物超低排放技术及经济分析[J]. 电力建设,2015,36(5): 125-130． ZHANG Dong-hui, ZHUANG Ye, ZHU Run-qian, et al. Ultra-low air pollutant control technologies for coal-fired flue gas and its economic analysis [J]. Electric Power Construction, 2015, 36(5): 125-130．

[10] ZHENG C H, XU C R, ZHANG Y X, et al. Simultaneous absorption of NOxand SO2in oxidant-enhanced limestone slurry [J]. Environmental Progress and Sustainable Energy, 2013, 33(4): 1171-1179．

[11] ZHENG C H, XU C R, ZHANG Y X, et al. Nitrogen oxide absorption and nitrite/nitrate formation in limestone slurry for WFGD system [J]. Applied Energy, 2014, 129: 187-194．

[12] 周俊虎,刘广义,刘海峰,等. 神华煤燃烧再燃中NOx生成与还原试验研究[J],浙江大学学报: 工学版,2007, 41(3): 499-503． ZHOU Jun-hu, LIU Guang-yi, LIU Hai-feng, et al. Experimental study on NOxformation and reduction by Shenhua coal during combustion and reburning [J]. Journal of Zhejiang University: Engineering Science, 2007, 41(3): 499-503．

[13] 梁志宏. 基于我国新大气污染排放标准下的燃煤锅炉高效低NOx协调优化系统研究及工程应用[J]. 中国电机工程学报,2014, 34(增1): 122-129． LIANG Zhi-hong. Study and engineering application of high efficiency and low NOxcoordinated optimization control system for coal-fired boilers based on new air pollutant emission standard [J]. Proceedings of the Chinese Society for Electrical Engineering, 2014,34(Suppl. 1): 122-129．

[14] 徐钢,袁星,杨勇平,等. 火电机组烟气脱硫系统的节能优化运行[J]. 中国电机工程学报,2012,32: 22-29． XU Gang, YUAN Xin, YANG Yong-ping, et al. Optimization operation of flue gas desulfurization systems in power plants for energy conservation [J]. Proceedings of the Chinese Society for Electrical Engineering, 2012, 32: 22-29．

[15] 蒋敏华,黄斌. 燃煤发电技术发展展望[J]. 中国电机工程学报,2012,32(29): 1-8． JIANG Ming-hua, HUANG Bin. Prospects on coal-fired power generation technology development [J]. Proceedings of the Chinese Society for Electrical Engineering, 2012, 32(29): 1-8．

[16] DAOOD S S, JAVED M T, GIBBS B M, et al. NOxcontrol in coal combustion by combining biomass co-firing, oxygen enrichment and SNCR [J]. Fuel, 2013, 105(1): 283-292．

[17] HU Z H. Experimental study on combustion and NOxemission characteristic of 1000 MW ultra-supercritical coal-fired boiler [J]. Journal of Mechanical Engineering, 2010, 46(4): 105-110．

[18] WU X C, ZHAO H F, ZHANG Y X, et al. Measurement of slurry droplets in coal-fired flue gas after WFGD [J]. Environmental Geochemistry and Health, 2014, 37(5): 1-15．

[19] KANG Y S, KIM S S, HONG S C. Combined process for removal of SO2, NOx, and particulates to be applied to a 1.6-MWe pulverized coal boiler [J]. Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 2015, 30: 197-203．

[20] LIU J X. Experimental study on desulfurization enhanced by additive in limestone-gypsum FGD process [J]. Applied Mechanics and Materials, 2014, 675:422-425．

[21] ZHENG M, CASS G R, SCHAUER J J, et al. Source apportionment of PM2.5in the southeastern United States using solvent-extractable organic compounds as tracers [J]. Environmental Science and Technology, 2002, 36(11): 2361-2371．

[22] 毛剑宏,宋浩,吴卫红,等. 电站锅炉SCR反应器脱硝系统导流板的设计与优化[J]. 浙江大学学报:工学版,2011, 45(6): 1124-1129． MAO Jian-hong, SONG Hao, WU Wei-hong, et al. Design and optimization of splitters in SCR system for coal-fired boiler [J]. Journal of Zhejiang University: Engineering Science, 2011, 45(6): 1124-1129．

[23] 燃烧理论与污染控制[M]. 北京: 机械工业出版社, 2004: 406-408．

[24] JIN M, YU G X, WANG F, et al. Simultaneous absorption of SO2and NO using sodium chlorate/urea absorbent in a rotating packed bed [J]. Advanced Materials Research, 2014, 908: 187-190．

[25] POPE III C A, EZZATI M, DOCKERY D W. Fine-particulate air pollution and life expectancy in the United States [J]. New England Journal of Medicine, 2009, 360(4): 376-386．

[26] BRAUER M, AMANN M, BURNETT R T, et al. Exposure assessment for estimation of the global burden of disease attributable to outdoor air pollution [J]. Environmental Science and Technology, 2012, 46(2): 652-660．

Evaluation on operation state and stability for denitrification of ultra low emission

LI Qing-yi1, MENG Wei1, WU Guo-chao2, ZHANG Jun3, ZHU Song-qiang2, HU Da-qing1,ZHENG Cheng-hang3, GAO Xiang3,WANG Ru-neng1, LIU Hai-jiao1

(1.ZhejiangTiandiEnvironmentalProtectionTechnologyCo.Ltd,Hangzhou310003,China;2.ZhejiangProvincialEnergyGroupCo.Ltd,Hangzhou310007,China;3.StateKeyLaboratoryofCleanEnergyUtilization,ZhejiangUniversity,Hangzhou310027,China)

The evaluation system for the performance of denitrification device was established by taking the 1 000 MW coal-fired unit after ultra low emission transformation as an example. The operation, reliability and stability of denitrification device was evaluated in detail. Results show that the qualified rates of selective catalytic reduction (SCR) inlet NOxconcentration, SCR outlet NOxconcentration, denitrification efficiency, ammonia escape and pressure loss are 90.45%, 92.34%, 78.98%, 92.34% and 100.00%, respectively, while the corresponding evaluation standards are 300 mg/m3、50 mg/m3、85%、3×10-6and 600 Pa, respectively. Substandard working conditions occurs at the operation state of variable and low load. The main reasons are that the response rate of spray ammonia signal is too slow, that the oxygen content in the furnace is difficult to control and that the SCR inlet temperature is too also low. The average NOxconcentration at SCR outlet after reformation decreases significantly, even lower than 30 mg/m3. The NOxconcentration at the outlet of the chimney is stable and reliable with the qualified rate of 98.74%, which is even higher than the designed value．

ultra low emission；selective catalytic reduction (SCR)；denitrification efficiency；qualified rate；stability

2015-12-17.

国家杰出青年科学基金资助项目(51125025)；浙江省重点科技创新团队资助项目(2011R50017)；浙江省重大科技专项重点社会发展资助项目(2013C03022; 2014C03018).

李清毅(1985—),男,工程师,硕士,从事燃煤电厂脱硝脱硫和除尘技术研究.ORCID: 0000-0001-7009-0580. E-mail: liqingyi8@163.com 通信联系人：胡达清,男,教授级高级工程师.ORCID: 0000-0003-0413-5167. E-mail: hdqfgd@126.com

10.3785/j.issn.1008-973X.2016.12.009

X 511

A

1008-973X(2016)12-2303-09