氨逃逸

本项目通过理论研究，技术研讨，现场考证的方式共同设计创造《回转式空气预热器防堵灰技术》。空预器堵塞的主要原因是脱硝氨逃逸造成的NH4HS04黏附在空预器冷端壁面。发耳公司燃用煤种为高硫煤，烟气中有大量S03存在，然而当S03超标，将形成硫酸氢氨，当NH3超标，将形成硫酸氨。在对冷端垢样进行分析发现NH3含量高达13.56g/1.在通常运行温度下，硫酸氢铵的露点为147℃，其以液体形式在物体表面聚集或以液滴形式分散于烟气中。疏酸氢铵在低温下具有吸湿性，当从烟气中吸水后会造成设备的堵塞及腐蚀。根据空预器冷端结垢机理及特点，发耳公司与华能达公司共同研究设计一套《回转式空气预热器防堵灰系统》。首先选择空预器冷端最低温点，隔出一个循环风分仓，并安装循环风道，利用循环风机带动风道内的热风循环。热风在循环风道中不断循环，从空预器热端吸热，生成300℃左右的热风，热风进入空预器冷端，对冷端进行加热，利用空预器自身产生的热风对冷端蓄热元件进行加热，加热的对象为即将进入烟气侧的蓄热元件，即冷端温度最低的蓄热元件。风机调节采用变频调节，可根据环境温度及空预器冷端加装的红外测点所测得的元件温度的高低进行风量调节，满足冷端蓄热元件加热前提下尽量降低风机电耗。这个技术路线主要有两个优势：首先，热量来源是自身产生的热风，空预器自身的热量来自于烟气余热，对于整个发电系统来说，烟气余热是品质最低的热量，用其加热冷端蓄热元件是符合能量最优化利用的；其次，加热的对象是即将进入烟气侧的蓄热元件，处于这个位置的蓄热元件是最易结露造成堵塞的，是最需要提高温度的，单独对这个位置的冷端蓄热元件进行加热，可以最大节约热量，减少对排烟温度的影响，同时单独的仓格利于热量集中。

项目成果已在山西神头发电有限责任公司、湖北大别山 发电有限责任公司投入使用。项目实施后，机组脱硝自动调 节系统在制粉系统启停、CEMS 反吹、SCR 催化剂吹扫等大扰 动特殊工况下均能保证 SCR 出口 NOx 控制的稳定，大大减小 了运行人员劳动强度。超低排放后，脱硝 SCR 后的氨逃逸偏 高现象广泛存在，对下游设备的安全经济运行造成了现实的 困难。本课题能够很好的解决机组运行中这一现实问题，脱 硝效果良好、可利用性大、创效高，具有很好的环保效益、 经济效益和社会效益，符合国家能源政策。对比国内未进行 改造的脱硝系统更具有竞争力，可为国内燃煤机组提供示范 作用。项目成果将在国家电投集团系统内进行推广应用。目前 已与贵州普安电厂签定了该厂#1 机组、#2 机组 SCR 流场优 化和精准喷氨改造的合同。

项目属环保领域，经中国电机工程学会组织鉴定，成果居国际先进水平。 机组超低排放改造后，煤质复杂，负荷调节频繁，SC脱硝运行工况发生了较大变化，导致氨耗量大，氨逃逸率高，硫酸氢铵（ABS）型空预器堵塞成为影响机组安全可靠性、经济运行的突出问题。目前治理空预器堵塞主要有被动治理和主动治理技术，被动治理技术主要采取改造空预器结构、提高空预器运行环境温度、机械除垢等方法，但不能解决ABS对除尘器、引风机的影响；主动治理技术主要采用降低氨逃逸率、SO3浓度的方法减少ABS生成量，实现空预器堵塞源头治理。项目研究了氨氮摩尔比对脱硝反应器内SO2/SO3转化率的影响，提出了以“脱硝系统深度优化，降低氨逃逸率和S02/S03转化率”为核心的空预器堵塞源头治理技术。首先针对锅炉、脱硝、空预器间的相互影响关系，采用大数据分析方法，研究SC脱硝运行评估方法，并建立评估系统：工艺方面，为提高SCR系统对工况变化的适应能力，研究SCR入口非均匀NOx浓度场对脱硝系统性能的影响，开发基于非均匀边界条件的脱硝系统优化技术和关键设备磨损量化评估技术，提高脱硝系统对运行环境的适应性；控制方面，针对脱硝控制系统存在控制滞后的问题，开发NOx浓度预测模型，并扩展到供氨区对喷氨控制的影响，同时兼顾SNCR-SCR联合运行，集成研发多装置协调优化的智能喷氨控制技术。

生态文明建设是关系中华民族可持续发展的根本大计，超低排放是燃煤电厂促进生态文明建设的重大举措。我国煤质分布因地域特点差异极大，复杂劣质煤主要表现出高硫、高灰、低挥发分、高沾污性或高磨损性等特点中的一项或多项，这些特点，给氮氧化物的经济和稳定的控制提出了巨大挑战。以贵州地区为例，截止2019年末，大型火力发电机组装机容量为2880万千瓦，其中，燃用高硫、高灰及高沾污性劣质无烟煤的W火焰锅炉为2174万千瓦；其余多数为燃用高灰、高磨损性劣质烟煤的切圆锅炉。前者将产生极高浓度NOx，SCR装置普遍严重堵灰，SO2/SO3转化量高，氨逃逸极难控制，空预器堵塞严重，是全世界NOx超低排放难度最大的一类机组，贵州仅2台66万千瓦机组实现了超低排放；后者造成了催化剂严重磨损，氨逃逸也极易超标。解决燃用复杂劣质煤机组NOx超低排放面临的突出问题，是我国火电机组全面实现NOx超低排放的“最后一公里”，意义重大。项目在国家“863”计划基础上，形成了燃用复杂劣质煤机组的氮氧化物控制技术体系。 依托研究成果，主持或参编国家和行业标准4项，获得发明专利14项，实用新型专利16项，发表论文21篇，软件著作权1项，专著2部，科技查新结果为国内外首创；3项成果通过电机工程学会组织的技术鉴定，2项技术“国际领先水平”，1项技术“国际先进”。截至目前，相关技术已应用在贵州地区各型机组超过50台套，超过贵州总装机的70%，实现产值约26.6亿，新增利税约1.67亿，近10年累计为贵州等地区节省各类费用15.4亿元。

北京市布局建设燃气-蒸汽热电联产机组替代燃煤机组是本市实施能源战略布局调整、优化能源结构、提升能源基础设施水平、促进环境空气质量改善、提高百姓生活品质的重大举措，是构建清洁高效、安全低碳能源体系的重要内容和载体。在大型燃气-蒸汽联合循环热电厂建设方面，我国长期进口主机设备，在设计、制造和控制等方面存在诸多技术壁垒，京能集团联合清华大学、上海电气组成产学研用团队，率先在国内开展了联合循环机组主体结构优化改进，氮氧化物超低排放和氨逃逸控制，以及燃气机组控制系统自主研发等方面的研究。 在国家基金委的支持下，该项目历经7年攻关，开展了城市燃气热电中心智慧清洁灵活供热关键技术研究，并实现了产业化。

煤电机组超低排放后，入炉煤煤质复杂。SCR 脱硝受入炉煤和锅炉运行参数的影响增大，烟气量、灰分等超脱硝设计值，脱硝系统原设计、改造时的边界条件与目前的脱硝运行边界条件存在较大差别，脱硝流场均匀性恶化，催化剂、导流板局部磨损严重，设置造成催化剂坍塌，局部氨逃逸率高，耗氨量大，空预器堵塞严重，甚至引起除尘器、引风机硫酸氢铵结垢。影响机组的安全可靠性和经济运行。 本项目提出SCR脱硝催化剂磨损治理关键技术，系统性地建立了基于现场诊断、试验测试、数值计算的脱硝催化剂磨损诊断分析技术，获得催化剂磨损原因，根.掴多台机组催化剂治理经验建立了催化剂磨损治理方案数据库，开发了脱硝导流板磨损可视化技术和磨损量评估技术，实现了脱硝关键部件的磨损治理。

为解决上述问题，需要找到一种更加适合的方法进行检测。新型的电化学法火电厂逃逸氨检测设备具有以下特点； 1.增加采样预处理装置，过滤掉大量粉尘颗粒，经过保温传输装置将样气传送到烟气分析单元。 2.采样点插入烟道核心区域或辐射状多点采样。 3.独立测量单元，不受振动影响。 4.特制特种电化学氨气传感器，保证检测下限和精度。 5.便于通入标准气体，可以随时标定及验证。 吉林省电力科学研究院有限公司于2015年6月立项开展氨逃逸检测设备研究工作，立足于研制精度高、适用范围广的电化学式逃逸氨检测设备。 创新点： 1.新型电解液的制备。本项目选用新型离子液体制备出宽温度电化学氨气传感器，该传感器与国内外其它方式的电化学氨气传感器相比，具有灵敏度高、抗干扰能力强、线性度好、重复性好、寿命长和响应时间快等优点。 2.多孔电极的制备。通过制备多孔电极，大大提高传感器的灵敏度，实现传感器在低量程范围内的检测。 3.智能传感器模块设计。通过对电化学传感器进行信号调理、信号放大、信号转换、误差补偿等处理研制出智能电化学传感器模块，实现自动标定和误差补偿等功能。 4.研制适用于火电厂脱硝逃逸氨检测设备，设备可以用氨标气进行校准标定，保证测试准确性。 效果归纳：着重围绕逃逸氨检测设备展开研究及现在实验验证，从改进核心器件传感器和实验仪器的定期校准方法研究两个方面对逃逸氨检测设备进行改良研究，成功研制出低成本、便携式逃逸氨检测设备。新制作的新型核心器件-电化学氨气传感器具备低浓度检测和耐高温等优点，为制作低成本高精度逃逸氨检测设备提供核心和关键技术支承。逃逸氨检测设备的校准间题一直是难点，不确定检测的精度，而电化学氨气传感器逃逸氨检测设备可以实现定期校准，保证检测的准确性。电化学逃逸氨检测设备使用方便，便于携带，大大减轻使用人员的工作量，并且大幅度降低逃逸氨检测设备使用成本，在经济效益和检测效率两方面达到双赢。 专利申请或授权：发明专利和实用新型受理各两项

本项目“气液转移法氨逃逸在线监测技术研究及装置应 用”属于火电厂热工测量成分分析仪表、大气污染防治、环 境监测技术与仪表技术领域。全国在运超低排放机组，普遍 存在脱硝系统运行成本高，空预器频繁堵塞的现象。而这其 中，氨逃逸无法准确、稳定、可靠的在线测量已经成为上述 现象的关键问题。传统的氨逃逸在线监测仪表，由于受到含 尘、振动、ABS 堵塞等因素的影响，很难满足实际使用要求。 这直接导致作为烟气脱硝系统重要运行指标的氨逃逸，多年 来一直处于被忽视的状态，仅在系统的周期性评价体系中有 所体现。