超低排放脫硝運行狀態及穩定性評估

李清毅, 孟 煒, 吳國潮, 張 軍, 朱松強, 胡達清,鄭成航, 高 翔, 王汝能, 劉海蛟

(1.浙江天地環保科技有限公司,浙江 杭州310003； 2.浙江省能源集團有限公司,浙江 杭州310007；3.浙江大學 能源清潔利用國家重點實驗室,浙江 杭州310027)

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超低排放脫硝運行狀態及穩定性評估

李清毅1, 孟 煒1, 吳國潮2, 張 軍3, 朱松強2, 胡達清1,鄭成航3, 高 翔3, 王汝能1, 劉海蛟1

(1.浙江天地環保科技有限公司,浙江 杭州310003； 2.浙江省能源集團有限公司,浙江 杭州310007；3.浙江大學 能源清潔利用國家重點實驗室,浙江 杭州310027)

以超低排放改造后的某1 000 MW燃煤機組為例,建立該機組脫硝裝置的性能評估體系,對脫硝裝置的運行狀態、可靠性和穩定性進行評估.得到的結論如下：按照該機組選擇性催化還原(SCR)入口NOx濃度、SCR出口NOx濃度、脫硝效率、氨逃逸和壓力損失分別為300 mg/m3、50 mg/m3、85%、3×10-6和600 Pa的評估標準,對應的達標率分別為90.45%、92.34%、78.98%、98.32%和100.00%；不達標狀態一般出現在機組變負荷和低負荷運行狀態下,主要是噴氨量信號的響應速度過慢、爐膛內氧量難以控制和SCR入口溫度較低等原因所致；超低排放改造后的機組SCR出口NOx平均濃度明顯降低,小于30 mg/m3,改造效果顯著；機組總排口NOx排放濃度穩定可靠,達標率為98.74%,高于超低排放設計目標．

超低排放；選擇性催化還原(SCR)；脫硝效率；達標率；穩定性

氮氧化物(nitrogen oxides,NOx)不僅作為一次污染物危害人體健康[1-2],也是導致酸雨、光化學煙霧和霧霾的主要前驅體物[3-5].燃煤是NOx排放的主要來源之一[6].根據最新火電廠大氣污染物排放標準 (GB13223-2011)[7]及環保部2013(14)號文件,要求重點地區火力發電燃煤鍋爐氮氧化物的排放濃度c(NOx)≤100 mg/m3.為了繼續降低燃煤電廠的污染物排放,國家發改委、能源局和環保部聯合發布了文件《煤電節能減排升級與改造行動計劃(2014—2020)》[8],促使國內諸多電廠進行超低排放改造,要求NOx排放濃度c(NOx)≤50 mg/m3．

單一污染物高效脫除技術(如:脫硝[10-13,16-17,22]、脫硫[14-15,18-20]和除塵[21])及多種污染物協同控制理論及技術[23-25]的研究為超低排放技術發展及應用奠定了基礎,眾多學者研究了超低排放技術經濟可行性[7,9,26].目前,針對超低排放環保島系統長期運行的可靠性、穩定性和經濟性等研究較為少見,因此開展超低排放運行狀態及可靠穩定性評估十分重要．

本文從建立對NOx脫除起主要作用的設備的評估體系方面著手;從機組負荷、選擇性催化還原(selective catalytic reduction,SCR)反應器入口NOx濃度、SCR反應器出口NOx濃度、脫硝效率、氨逃逸、SCR反應器壓力損失和SCR反應器入口煙氣溫度等之間的相互關系入手,全面評估機組在進行超低排放改造后的技術性能和運行狀態,并對比分析機組改造前、后的NOx濃度；最后評估該機組總排口NOx濃度達到超低排放限值的可靠性和穩定性.同時研究為進行超低排放改造后的機組提供脫硝性能評估的方法和手段．

1 裝置簡介及數據處理

1.1 機組脫硝情況

圖1 某機組的脫硝裝置示意圖Fig.1 Schematic diagram of one unit’s denitrificationdevice

如圖1所示為機組脫硝裝置的示意圖.機組原設置低氮燃燒器,為使鍋爐出口的NOx排放濃度更低,在超低排放改造后對低氮燃燒器進行燃燒調整.煙氣經過鍋爐出口的省煤器后分別進入A、B兩個SCR反應器,SCR反應器內原設置2層催化劑并預留1層催化劑的空間.在進行超低排放改造后,在A、B兩個反應器預留層均加裝1層催化劑以達到更高的脫硝效率.在每個SCR反應器入口和出口煙道均安裝在線測試儀表,主要包括NOx濃度測試儀、O2濃度測試儀、氨逃逸儀、濕度計、熱電阻和壓力變送器等．

超低排放改造后,進行低氮燃燒調整以保證鍋爐出口NOx濃度在全負荷范圍內不大于280 mg/m3,機組脫硝裝置設計SCR反應器入口NOx濃度為300 mg/m3,設計脫硝效率為85%,出口NOx濃度為45 mg/m3,設計氨逃逸不大于3×10-6,設計SCR反應器阻力損失不大于600 Pa．

1.2 數據處理

SCR反應器入口NOx濃度、出口NOx濃度、機組負荷、氨逃逸、煙氣溫度等相關數據均依據該機組超低排放改造后連續2個月的煙氣自動監控系統 (continuous emission monitoring system,CEMS)監測數據,所取數據間隔時間相同.相關在線儀表在數據獲取開始時間之前均已進行標定．

SCR反應器壓力損失指的是在同一時刻,SCR反應器出口壓力變送器數值(取自CEMS)絕對值與SCR反應器入口壓力變送器數值(取自CEMS)絕對值的差值．

SCR反應器單個通道的脫硝效率均按下式計算：

(1)

式中：cin為SCR反應器入口煙氣中的NOx濃度,cout為SCR反應器出口煙氣中的NOx濃度．機組的脫硝效率為2個通道脫硝效率的算術平均值．

某項參數的達標率(σ)是指在進行脫硝裝置評估的時間段內,對該項參數達到某個標準值的數量占該項參數總的統計數量的比率,未特別說明的達標率的標準值均為某個參數的設計值.平均達標率指的是達標率的算術平均值,SCR反應器 A、B兩個通道的平均達標率即為機組達標率.投運率(τ)是指在進行脫硝裝置評估的時間段內,脫硝裝置總的正常運行時間占鍋爐在最低穩燃負荷以上總的運行時間的比率．

在進行低氮燃燒器調整后對鍋爐出口NOx濃度進行評估時,NOx濃度值評估與設計SCR反應器入口NOx濃度保持一致,按照300 mg/m3進行.在對比脫硝裝置改造前、后效果時,改造前數據取自改造后上一年同期的CEMS監測數據,統計數據時長均為2 m,分析用數據均為小時均值的平均值,與脫硝裝置性能評估用數據會有些許差別.期間因該機組有少量停運時間,停運時間內的數據剔除未進行處理．

2 結果與討論

2.1 脫硝裝置技術性能評估2.1.1 SCR反應器入口NOx濃度與出口NOx濃度 本小節通過SCR反應器入口NOx濃度評估鍋爐低氮燃燒器的綜合運行效果；通過SCR反應器出口NOx濃度評估原煙氣經SCR反應器處理后的綜合達標率；通過研究SCR反應器入口與出口NOx濃度的相關性,評估SCR反應器系統總體運行效果．

圖2 選擇催化還原(SCR)反應器入口和出口NOx濃度的關系Fig.2 Relation of selective catalytic reduction (SCR) reactor inlet and outlet NOx concentrationrelationship

如圖2所示為該機組超低排放改造后SCR反應器脫硝裝置A、B兩個通道的SCR反應器入口的NOx濃度cin和SCR反應器出口的NOx濃度cout的關系(其中停止噴氨工況中的SCR反應器出口濃度未顯示).從圖2中可以看出,SCR反應器入口NOx濃度和出口NOx濃度總體上呈現正相關關系,隨著SCR反應器入口NOx濃度的升高,出口NOx濃度呈現升高趨勢.其中,B通道的趨勢線斜率較大,說明SCR反應器對本通道入口NOx濃度比A通道更為敏感,究其原因可能是由煙氣流場的分布不均引起.從圖2中還可以看出,A、B通道入口NOx濃度值部分已經超過設計值300 mg/m3,極個別數值可達370 mg/m3以上.經核實,該部分濃度值均為機組功率350 MW左右時的數值,基本處于該機組最低穩燃負荷狀態,SCR反應器入口煙氣溫度在300 ℃左右.為更好地保證鍋爐效率,機組運行氧量相對較高,鍋爐出口NOx濃度超過設計值.說明該機組在鍋爐出力較低的情況下,低氮燃燒器的運行情況相對較差,鍋爐出口NOx排放濃度較高,應進一步對低氮燃燒器進行優化.機組負荷在500 MW以上時,SCR反應器入口NOx濃度基本穩定維持在250 mg/m3以下.同樣,A、B通道出口極個別NOx排放濃度超過設計值50 mg/m3,此部分濃度值出現是因為機組正處于負荷上升階段,隨著機組負荷的升高,噴氨量應同步提高,可以推測噴氨量信號跟蹤較慢,導致在變負荷工況下SCR反應器運行不穩定.絕大多數SCR反應器出口NOx濃度值穩定在50 mg/m3以下．

如表1所示為SCR反應器入口和出口NOx濃度的達標率.按照入口NOx濃度為300 mg/m3的評估標準,該機組A、B兩個通道的達標率和平均達標率分別為95.57%、85.34%和90.45%.不達標工況主要是在鍋爐出力較低的工況下出現,應結合鍋爐運行參數和低氮燃燒器的安裝布置等因素尋找原因,進一步優化低氮燃燒器的運行效果,降低鍋爐出口的NOx濃度.對于A、B兩個通道的差異推測為煙氣流場差異引起,應加強對鍋爐出口煙氣流場均布性的研究.按照SCR反應器出口NOx濃度為50 mg/m3的評估標準,該機組A、B兩個通道的達標率和平均達標率分別為93.65%、91.05%和92.34%.不達標工況主要是在機組變負荷工況下出現,應進一步研究噴氨信號的響應速度對SCR反應器出口NOx的影響．

表1 SCR反應器入口和出口NOx濃度的達標率

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

項目σ/%通道A通道B機組SCR入口95.5785.3490.45SCR出口93.6591.0592.35

2.1.2 SCR反應器入口NOx濃度與脫硝效率 通過SCR反應器入口NOx濃度與脫硝效率之間的相關性關系,評估SCR反應器脫硝效率對SCR反應器入口NOx濃度的適應性．

如圖3所示為SCR反應器入口NOx濃度與脫硝效率的關系.從圖中可以看出,隨著SCR反應器入口NOx濃度的升高,A、B兩個通道的脫硝效率均呈現升高趨勢,這與化學反應速率的特點正好吻合.由于脫硝反應主要是靠NH3還原NOx,煙氣中的NOx濃度越大,噴氨量也多,在進行化學反應時反應物的粒子越多,相互碰撞的機率越大,NOx與NH3的反應速率越快,脫硝效率也會更高．

如表2所示為SCR反應器平均脫硝效率η及脫硝效率的達標率ση.從表2中可以看出,該機組SCR反應器 A、B通道的脫硝效率區間在0～97.07%,平均脫硝效率為88.67%,總體上超過85%脫硝效率的設計要求.通道A、B和機組的脫硝效率的達標率分別為78.71%、79.25%和78.98%.經分析,在機組啟停過程中的極低負荷工況下,SCR反應器入口煙溫過低造成噴氨短暫停止,從而出現了極少量值脫硝效率為0的情況．

圖3 SCR反應器入口NOx濃度與脫硝效率的關系Fig.3 Relation of SCR reactor inlet NOx concentration and denitrification efficiency

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

項目 η/% ση/% ηminηmaxηave機組通道機組通道A54.8497.4988.22通道B097.0789.1288.6778.7179.2578.98

2.1.3 機組負荷與SCR反應器入口NOx濃度 通過機組運行負荷與SCR反應器入口NOx濃度的相關性關系,評估低氮燃燒調整后對機組負荷的適應性．

圖4 機組負荷與SCR反應器入口NOx濃度的關系Fig.4 Relation of unit load and SCR reactor inlet NOx concentration

如圖4所示為機組負荷U與SCR反應器入口NOx濃度cin的關系.由圖4可見,當機組負荷低于500 MW時,SCR反應器入口NOx濃度出現明顯升高現象.經計算,當機組負荷小于500 MW時,該機組SCR反應器 A、B通道入口NOx濃度達標率僅為87.44%和70.70%,遠低于500 MW以上負荷時99.43%和91.95%的達標率．

鍋爐低負荷時SCR反應器入口NOx濃度總體升高與低氮燃燒效果變差有關,同樣驗證了需要進一步調整鍋爐在低負荷狀態運行時的配風、煤粉細度等參數；機組運行也應盡量避免鍋爐低負荷運行．

2.1.4 機組負荷與SCR反應器出口NOx濃度 通過機組運行負荷與SCR反應器出口NOx濃度的相關性關系,評估SCR反應器2個通道對機組負荷的適應性．

圖5 機組負荷與SCR反應器出口NOx濃度的關系Fig.5 Relation of unit load and SCR reactor outlet NOx concentration

如圖5所示為機組負荷U與SCR反應器出口NOx濃度cout的關系.從圖5中可以看出,隨著機組負荷的升高,SCR反應器出口NOx濃度呈現平穩升高趨勢.從趨勢上總體來看,脫硝裝置基本能夠保證SCR反應器出口濃度在50 mg/m3以下,SCR反應器運行與機組運行情況大體配合較好,但其仍然會受到機組運行負荷的影響,從技術和運行角度仍有一定的改進空間．

2.1.5 機組負荷與脫硝效率 通過機組運行負荷與SCR反應器脫硝效率的相關性關系,評估SCR反應器2個通道對機組負荷的適應性．

如圖6所示為機組負荷U與SCR反應器脫硝效率η的關系.從圖6中可以看出,隨著機組負荷的升高,SCR反應器脫硝效率呈現下降趨勢.從總體趨勢上來看,SCR反應器運行總體穩定,基本上可維持脫硝效率在85%左右,脫硝效率對負荷的適應性總體較好.但其仍然會受到機組運行負荷的影響,當機組負荷較大,煙氣量較多的情況下,煙氣流速增大,煙氣與催化劑接觸時間變短,脫硝效率仍會出現下降情況,應進一步調節SCR反應器運行方式,保證在機組負荷較高時保證脫硝效率至少達到85%．

圖6 機組負荷與脫硝效率的關系Fig.6 Relation of unit load and denitrification efficiency

2.1.6 SCR反應器入口煙氣溫度與脫硝效率 通過SCR反應器入口煙氣溫度與脫硝效率的相關性關系,評估SCR反應器兩個通道的脫硝效率對SCR反應器入口煙氣溫度的敏感情況．

圖7 SCR反應器入口煙氣溫度與脫硝效率的關系Fig.7 Relation of SCR reactor inlet temperature and denitrification efficiency

如圖7所示為SCR反應器入口煙氣溫度θ與脫硝效率η的關系.在催化劑的最佳活性適宜溫度范圍內,脫硝效率基本維持不變.從圖7中可以看出,該機組A、B兩個通道從趨勢上表現出了運行相對穩定的特征,但B通道SCR反應器入口煙氣溫度上升時,脫硝效率出現輕微的上升趨勢,應進一步研究噴氨隨負荷變化的響應性．從圖7中還可發現,該機組A、B兩個通道的溫度范圍差距較大,A通道的煙氣溫度總體低于B通道,應該是由于流場不均通風量出現偏差或者測試煙溫熱電阻安裝位置代表性不夠等原因所致,應進一步明確原因．

2.1.7 SCR反應器壓力損失與脫硝效率 通過SCR反應器壓力損失與脫硝效率的相關性關系,評估SCR反應器前、后的壓力下降情況與脫硝效率的相關性關系．

圖8 SCR反應器壓力損失與脫硝效率的關系Fig.8 Relationship of SCR reactor pressure loss anddenitrification

如圖8所示為SCR反應器壓力損失P與脫硝效率η的關系.從圖8中可以看出,在所有運行工況下,SCR反應器壓力損失均穩定在500 Pa以下,按照SCR反應器壓力損失為600 Pa的評估標準,達標率為100%.對于該機組SCR反應器 A通道,當SCR反應器壓力損失上升時,SCR反應器的脫硝效率總體呈上升趨勢；對于B通道,當SCR反應器壓力損失上升時,SCR反應器的脫硝效率總體呈下降趨勢；但趨勢線斜率均較低,說明總體上該機組SCR反應器2個通道壓力損失與脫硝效率基本上無明顯的相關性.但在后續機組運行過程中應加強運行管理,注意SCR反應器阻力上升的趨勢,在阻力上升較多時,應加強脫硝裝置催化劑表面的吹灰頻率．

2.1.8 氨逃逸與脫硝效率 通過氨逃逸與脫硝效率的相關性關系,評估機組SCR反應器還原劑控制情況及其對脫硝效率的影響.為了減輕機組負荷對脫硝效率的影響,按照100%負荷(1 000 MW±50 MW)和75%負荷(750 MW±50 MW)分別統計SCR反應器氨逃逸與脫硝效率之間的關系.氨逃逸反應了在一定通風條件下,還原劑的反應情況,較高的氨逃逸說明還原劑使用量大于需要量,雖然能夠提高脫硝效率,但會導致還原劑浪費和污染物排放量提高．

如圖9所示為機組不同負荷下氨逃逸e與脫硝效率η的關系.從圖9中可以看出,隨著氨逃逸的上升,脫硝效率呈現上升趨勢,說明脫硝還原劑NH3的使用量和煙氣量的配比能夠較明顯的影響脫硝效率.其中,該機組A通道氨逃逸相對控制水平較高,其氨逃逸可控制在2×10-6以下,B通道在兩種負荷下均出現氨逃逸超標現象,特別是在75%負荷下,氨逃逸量部分數值接近5×10-6.綜合分析可知,超標的主要原因仍是機組在變負荷時,雖然還原劑使用量跟蹤變化,但其響應速度較慢造成的．

如表3所示為該機組SCR反應器氨逃逸及其達標率σe.從表3中可以看出,SCR反應器 A、B兩個通道及機組的平均氨逃逸分別為0.88、1.00和0.94×10-5.氨逃逸平均值較大低于設計值.按照氨逃逸設計值為3×10-6的評估標準,A、B通道和機組氨逃逸達標率分別為98.92%、97.72%和98.32%．

圖9 機組不同負荷條件下氨逃逸與脫硝效率的關系Fig.9 Relation of ammonia escape and denitrification efficiency

項目 e/10-6 σe/% eminemaxeave機組通道機組通道A05.710.88通道B05.511.000.9498.9297.7298.32

綜合分析CEMS監測數據,氨逃逸超標的出現同其他性能指標超標時情況類似,一般出現在機組負荷變化過程中,推測可能也是由于噴氨信號響應速度慢引起.為更好的保證脫硝效率噴氨量過剩也可能會造成氨逃逸的超標．

2.2 改造前后脫硝效果比較

根據低氮燃燒器調整前、后與脫硝裝置改造前、后NOx濃度的對比,評估改造后低氮燃燒器和SCR反應器脫硝裝置的運行效果．

如表4所示為脫硝裝置改造前、后SCR反應器 A、B兩個通道入口和出口的NOx濃度對比.從表4中可以看出,SCR反應器改造后,入口NOx平均濃度均比改造前降低,其中B通道降低較多,下降比例約為9.16%.A、B通道入口NOx平均值下降約6.19%.結合改造前、后所取CEMS監測數據可以發現,改造前同期數據高負荷運行時間所占比例較大,機組運行更為穩定,改造后因調試和測試等多種原因存在,機組負荷波動相對頻繁,在低負荷和負荷變化過程中對噴氨適應性要求較高,容易造成SCR反應器入口NOx濃度較高,因此對于SCR反應器入口的NOx應在機組長期運行穩定后還需進行詳細的評估,但對比高負荷時NOx濃度可以看出,改造前后SCR反應器入口NOx濃度有一定程度的降低．

從表4中還可以看出,由于在SCR反應器內增加了一層催化劑,改造后SCR反應器出口NOx濃度有相當程度的降低,A、B兩個通道和機組NOx濃度下降比例分別為59.48%、64.78%和62.24%.結合上節數據分析,脫硝裝置改造后SCR反應器出口NOx濃度基本穩定在40 mg/m3以下,改造后脫硝效率提高明顯．

表4 機組改造前、后NOx濃度參數對比

Tab.4 NOxconcentration contrast before and after unit reform

名稱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

綜上所述,可以推測在對低氮燃燒器進行調整后,機組運行穩定后SCR反應器入口NOx濃度有一定的降低.改造后,SCR反應器出口NOx平均濃度大幅下降,下降幅度達到50%以上,改造效果明顯.改造后機組的投運率均呈上升趨勢,兩通道均接近100%.在機組運行過程中,保持負荷的穩定對NOx的排放控制較為有利,而負荷波動過程中NOx濃度變化較大甚至會出現排放不達標情況.機組變負荷過程中如何保證NOx濃度的穩定也成為后續重要研究課題之一．

2.3 總排口NOx濃度達標可靠性和穩定性評估

通過該機組總排口NOx濃度值來評估機組脫硝的總體達標情況．如圖10所示為該機組改造后在一段時間內總排口的NOx濃度情況.其中橫坐標數值是按照所取數據按時間先后順序排列.所取時間段內機組總排口的NOx濃度在(0～87) mg/m3區間內波動,其中幾個零值可認為是由于儀器產生的壞點.經計算,該段時間內平均NOx濃度為28.17 mg/m3,達標率98.74%.NOx濃度≤40 mg/m3、≤30 mg/m3和≤20 mg/m3的達標率分別為93.37%、58.42%和15.72%．

本機組總排口NOx變化范圍較大,并出現少量高濃度,通過對比負荷、噴氨量等其他數據,發現高濃度值主要出現在機組啟停機時.啟停機狀態下出現NOx濃度異常偏高或偏低的情況.但從總體上看,機組平均濃度均遠低于50 mg/m3,達標率較高,說明機組脫硝裝置的運行效果總體較好,基本能夠滿足超低排放的設計要求.機組長期運行一年后需進行再分析,觀察排放情況．

圖10 機組總排口NOx濃度隨時間變化的分布Fig.10 Distribution of final NOx concentration with time

3 結 論

(1)按照SCR反應器入口NOx濃度為300 mg/m3的評估標準,機組達標率為90.45%；按照SCR反應器出口NOx濃度為50 mg/m3的評估標準,機組達標率為92.34%；按照脫硝效率為85%的評估標準,機組達標率為78.98%；按照氨逃逸為3×10-6的評估標準,機組達標率為98.32%；按照SCR反應器壓力損失為600 Pa的評估標準,機組達標率為100%．

(2)對于各項技術性能,不達標狀態一般出現在機組變負荷和低負荷運行狀態下.主要原因如下：機組負荷改變時噴氨量信號的響應速度過慢、低負荷運行時由于氧量難以控制造成低氮燃燒器對NOx的脫除效果低于機組負荷較高運行狀態、低負荷運行時SCR反應器入口溫度較低造成脫硝催化劑的活性偏低等.A、B兩個通道存在較大偏差,主要原因推測為煙氣流場分布不均引起.后續應加強煙氣流場、噴氨響應性和低負荷下催化劑活性等問題的研究．

(3)機組進行煙氣超低排放改造后,機組SCR反應器出口NOx平均濃度大幅下降至30 mg/m3以下,下降幅度達到50%以上,改造效果明顯.改造后機組的投運率均呈上升趨勢,達到99.99%以上.機組總排口NOx排放濃度穩定可靠,達標率高達98.74%,達到并超過超低排放設計要求．

(4)為已進行超低排放改造后的機組提供了脫硝性能技術評估的方法,因本機組SCR反應器脫硝裝置前后未安裝SO2和SO3在線監測儀表,本文未對SCR反應器脫硝裝置SO2/SO3轉化率的性能指標進行評估,在后續研究中需采用措施對其進行評估．

[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] 國家統計局能源統計司. 中國能源統計年鑒2013[R]. 北京: 中國統計出版社, 2013．

[5] 中國電力企業聯合會. 2013年中國電力行業年度發展報告[R].北京: 中國市場出版社, 2013．

[6] 國家統計局.中國環境統計年鑒(2014)[M]. 北京: 中國統計出版社, 2014: 54．

[7] 朱法華,王臨清. 煤電超低排放的技術經濟與環境效益分析[J]. 環境保護,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] 國家發改委. 關于印發《煤電節能減排升級與改造行動計劃(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] 張東輝,莊燁,朱潤儒,等. 燃煤煙氣污染物超低排放技術及經濟分析[J]. 電力建設,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,劉廣義,劉海峰,等. 神華煤燃燒再燃中NOx生成與還原試驗研究[J],浙江大學學報: 工學版,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. 基于我國新大氣污染排放標準下的燃煤鍋爐高效低NOx協調優化系統研究及工程應用[J]. 中國電機工程學報,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] 徐鋼,袁星,楊勇平,等. 火電機組煙氣脫硫系統的節能優化運行[J]. 中國電機工程學報,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] 蔣敏華,黃斌. 燃煤發電技術發展展望[J]. 中國電機工程學報,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] 毛劍宏,宋浩,吳衛紅,等. 電站鍋爐SCR反應器脫硝系統導流板的設計與優化[J]. 浙江大學學報:工學版,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] 燃燒理論與污染控制[M]. 北京: 機械工業出版社, 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.

國家杰出青年科學基金資助項目(51125025)；浙江省重點科技創新團隊資助項目(2011R50017)；浙江省重大科技專項重點社會發展資助項目(2013C03022; 2014C03018).

李清毅(1985—),男,工程師,碩士,從事燃煤電廠脫硝脫硫和除塵技術研究.ORCID: 0000-0001-7009-0580. E-mail: liqingyi8@163.com 通信聯系人：胡達清,男,教授級高級工程師.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