基于现场性能测试的脱硝装置潜能评估与预测方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于现场性能测试的脱硝装置潜能评估与预测方法，测量烟气脱硝装置实际运行的进出口处的入口 NO 浓度、出口 NO 浓度和出口氨逃逸浓度，然后计算脱硝效率和脱硝装置进口处的 NH3/NO 摩尔比，根据脱硝效率和 NH3/NO 摩尔比计算脱硝装置潜能，从而回归得到脱硝装置潜能的劣化时间函数。本发明直接将现场的脱硝反应器装置作为性能检测对象，宏观反映脱硝装置实际烟气参数分布和催化剂堵塞状态下的运行情况，评估和预测更加准确；采用现场性能试验测试脱硝装置整体的进出口烟气参数，用于脱硝装置宏观寿命评估，提升了传统现场性能试验测试数据的应用深度；现场性能试验测试不需停机，减少了对发电机组的运行影响。
【专利说明】基于现场性能测试的脱硝装置潜能评估与预测方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于火力发电厂选择性催化还原烟气脱硝领域，具体涉及一种基于现场性 能测试的脱硝装置潜能评估与预测方法。
【背景技术】
[0002] 火力发电厂在燃烧煤炭、天然气等化石燃料时，产生大量氮氧化物，对大气环境造 成严重危害。在利用低氮燃烧技术大幅度降低炉内氮氧化物生成量的同时，为将氮氧化物 排放浓度降低到l〇〇mg/m 3甚至50mg/m3以下，还普遍采用选择性催化还原烟气脱硝技术进 行深度氮氧化物控制。选择性催化还原烟气脱硝技术是在电站锅炉省煤器出口与空气预热 器进口之间的300-400°C烟气温度区间布置脱硝装置，脱硝装置内安装多层钒钛基催化剂， 喷入烟气中的氨气与氮氧化物在催化剂V 205活性颗粒上进行还原反应。2013年底国内火 力发电机组容量约8. 62亿千瓦，如按2015年底全部配置烟气脱硝装置和每万千瓦容量配 置8. 0立方米催化剂计算，催化剂总量约69万立方米。
[0003] 烟气脱硝装置常规按"2+1"模式初装两层催化剂，一层备用。烟气脱硝装置在运 行过程中，受到飞灰物理堵塞、冲蚀及烟气毒化的影响，催化剂性能逐渐降低，为保持脱硝 装置性能使氮氧化物持续稳定达标排放，需每2 - 3年就周期性分层更换催化剂，全国每年 约需更换11. 5万立方米，费用约34亿元。为根据催化剂实际运行性能和机组检修计划，制 订合理的催化剂层增加或更换方案，实现环保达标排放，并尽可能延长催化剂寿命，需定期 检测催化剂活性，回归催化剂活性劣化函数，并进行性能预测。
[0004] 常规采用活性表征催化剂性能，采用潜能表征脱硝装置性能。传统的催化剂活性 评估基于德国VGB脱硝催化剂检测标准：德国E. ON公司利用实验室中试平台模拟烟气检测 单个催化剂单元体的活性，考虑催化剂堵塞估算装置潜能，美国FERco公司利用脱硝装置 局部几个催化剂单元体检测装置潜能，这两种方法均设定烟气中ΝΗ 3/Ν0摩尔比为1. 0,只测 量脱硝效率，不测量氨逃逸浓度，利用脱硝效率法计算催化剂活性。美国Cormetech公司在 实验室中试平台上，在实际的ΝΗ 3/Ν0摩尔比小于1. 0条件下，测量脱硝效率和氨逃逸浓度， 采用脱硝效率一氨逃逸法计算多层串联的催化剂活性。实验室中试检测装置能模拟脱硝装 置的设计烟气条件，但需停机采集催化剂样品，部分机组连续运行时间接近2年，延长了催 化剂检测周期，而局部在线法仅测试有限几个催化剂样品，均无法全面反映实际烟气分布 和飞灰堵塞对整个脱硝装置性能的宏观影响，检测出的催化剂活性或装置潜能往往高于实 际运行性能，由此制订的催化剂更换时间可能过于滞后，影响NOx达标排放。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种能够在机组运行过程中利用现场性能试 验数据评估脱硝装置潜能的预测方法。
[0006] 为解决以上技术问题，本发明采用如下技术方案：
[0007] -种基于现场性能测试的脱硝装置潜能评估与预测方法，包括依次进行的如下步 骤：
[0008] 步骤（1)、在机组满负荷下，网格法测量脱硝装置的入口 NO浓度、出口 NO浓度和出 口处的氨逃逸浓度，然后计算脱硝效率和进口处的ΝΗ3/Ν0摩尔比，计算方法如下式：
【权利要求】
1. 一种基于现场性能测试的脱硝装置潜能评估与预测方法，其特征在于：包括依次进 行的如下步骤： 步骤（1)、在机组满负荷下，网格法测量脱硝装置的入口 NO浓度、出口 NO浓度和出口处 的氨逃逸浓度，然后计算脱硝效率和进口处的NH3/N0摩尔比，计算方法如下式：
其中：为入口 NO浓度，μ L/L ; 为出口 NO浓度，μ L/L ; η为脱硝效率，％ ; MR为ΝΗ3/Ν0摩尔比；CNH3为氨逃逸浓度，μ L/L ; 步骤⑵、根据步骤⑴得到的脱硝效率和NH3/N0摩尔比计算脱硝装置潜能，计算方法 如下式：
9 其中：P为脱硝装置潜能； 步骤（3)、分别在多个时间点重复所述的步骤（1)和步骤（2)，得到所述的多个时间点 下的脱硝装置潜能，回归宏观的脱硝装置潜能劣化时间函数，用于预测脱硝装置的潜能变 化和制订后期的脱硝催化剂增加或更换方案，所述的劣化时间函数为：
9 其中：P0为初始脱硝装置潜能；τ为运行时间，h ;A为时间常数，h。
2. 根据权利要求1所述的基于现场性能测试的脱硝装置潜能评估与预测方法，其特征 在于：步骤（1)中，在发电机组满负荷下，测量所述的入口 NO浓度、所述的出口 NO浓度和所 述的氨逃逸浓度。
3. 根据权利要求1所述的基于现场性能测试的脱硝装置潜能评估与预测方法，其特征 在于：步骤（1)中，在测量所述的入口 NO浓度、所述的出口 NO浓度和所述的氨逃逸浓度前， 先调整氨喷射系统中的喷氨支管蝶阀的开度，至所述的脱硝装置的出口 NO分布相对标准 偏差小于20%。
4. 根据权利要求1所述的基于现场性能测试的脱硝装置潜能评估与预测方法，其特征 在于：步骤（1)中，通过烟气采样分析系统采用网格法测量所述的脱硝装置的进出口处的 烟道截面的N0/0 2浓度分布，然后用算术平均法计算出所述的入口 NO浓度、所述的出口 NO 浓度。
5. 根据权利要求4所述的基于现场性能测试的脱硝装置潜能评估与预测方法，其特征 在于：所述的烟气采样分析系统包括连接于所述的脱硝装置的进出口处的烟道截面上的多 点取样格栅钢管、与所述的多点取样格栅钢管相连接的取样切换箱、与所述的取样切换箱 相连通的取样次序控制器、与所述的取样次序控制器相连通的烟气分析仪。
6. 根据权利要求1所述的基于现场性能测试的脱硝装置潜能评估与预测方法，其特征 在于：步骤（1)中，采用代表点法以化学溶液法采集从所述的脱硝装置的出口处逃逸出的 氨逃逸样本，然后采用离子电极法分析得到所述的氨逃逸浓度。
7. 根据权利要求6所述的基于现场性能测试的脱硝装置潜能评估与预测方法，其特征 在于：所述的脱硝装置采集10?20个所述的氨逃逸样本。
8. 根据权利要求1所述的基于现场性能测试的脱硝装置潜能评估与预测方法，其特征 在于：所述的多个时间点至少为3个。
9. 根据权利要求8所述的基于现场性能测试的脱硝装置潜能评估与预测方法，其特征 在于：每个所述的时间点下，均测量多个所述的入口 NO浓度、所述的出口 NO浓度和所述的 氨逃逸浓度。
【文档编号】G01M99/00GK104297008SQ201410534698
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年10月11日 优先权日:2014年10月11日
【发明者】宋玉宝, 卢承政, 金理鹏, 王乐乐 申请人:苏州华瑞能泰发电技术有限公司