【技术汇】燃煤电厂SCR脱硝系统性能的试验分析
摘 要：火电厂作为我国范围内电力供给的主力军，在发电过程即使经过了原材料处理步骤，依然会在废气中含有一定量的氮氧化物，要采取专业的脱硝系统将其清除。基于对 SCR 脱硝系统运行原理的分析，本文通过实验检测的方法，探讨了该系统的常规状态工作性能，之后分析了该系统的后期优化方案，从而达到全面清除氮氧化物的功效。
关键词：燃煤电厂；SCR脱硝系统；性能试验
SCR 脱硝系统运行过程，通过使用催化剂，并维持反应环境，可以将废气中的氮氧化物清除，生成物为氮气和水，对环境无害。从化学反应的原理上来看，即使在反应条件得到了精准全面控制的情况下，其依然无法实现对于所有反应物的清除，只可以通过催化剂、反应温度、反应压力等参数的调整，最大化提高反应程度，方可达到有效的污染物清除效果。
1 燃煤电厂 SCR 脱硝系统运行原理
1.1系统构造原理
在 SCR 脱硝系统的构造中，燃料的燃烧过程中会生成多种氮氧化物、氨气和硫氧化物，这类产生的气体都会以管道的模式传递。在其的运行过程，会在工作过程通过对各类参数的直接使用，在管道系统的不同节点上设置催化剂，以达到对各类反应物的分解作用。另外在 SCR 脱硝系统的构造过程，也需要对各类气体的反应温度、气体的反应压力进行调整，则在系统的综合运行过程，可以通过对该系统工作方法、工作原则和设定参数的分析，在该系统中加入辅助设施，以根据废气中氮氧化物、氨气与硫氧化物的含量与反应要求，自主调节反应参数。
1.2 系统反应原理
系统的反应原理为，首先在 SCR 脱硝系统中加入相关催化剂，其作用是提高反应物的分解速率，此外在该系统的工作阶段，催化剂和反应物的接触面积较大，故而在实际处理过程，可以进一步提高反应效率。其次需要在系统中加入氧化剂，其作用原理是，通过与产生废气的混合，在特定的环境下，可以直接通过对相关信息的处理，让废气中存在的氮氧化物、氨气等物质和氧化剂反应，并生成无害的气体物质。最后是反应条件的把控，包括反应温度参数、反应压力参数、反应流程参数等，让混合之后的反应物可以提高反应程度。
1.3 系统工作优势
在该系统的使用过程，一个优势表现为，整个系统的反应速率和反应程度较高，可以将废气经过固体物质过滤处理之后，向其中直接加入氧化剂，从而让两种反应物都得到了使用，此外在实际的工作过程，混合物可以直接和系统中设置的催化物接触，由于催化剂的表面积较大，且反应环境参数可以自动调节，故而在系统的工作过程中，可以根据系统的实际工作状况进行参数调节。另一个是在该系统的建设和运行过程中，由于整个系统的结构较为简单，并且由于可以结合使用原有的工程信息，所以在工作过程中，在建设成本与系统的整体复杂度参数方面都较低。
2 燃煤电厂 SCR 脱硝系统性能试验
2.1仪器确定
在 SCR 脱硝系统性能的实验过程中，需要根据具体的检测模式，借助不同的设备完成参数分析工作。由于在火电厂排放废气中含有多种污染物质，对于不同的污染物所采用的检测方法不同。对于氮氧化物，采用的检测方法为定点位电解法，仪器为自动烟尘的测试装置；对于氨气的逃逸浓度，采用分光光度法，选用的仪器为分光光度仪；对于二氧化硫，采用的法为定点位电解法，采用的装置是自动烟尘测试仪；对于三氧化硫，采用的方法为燃煤烟气脱硫设备的性能测试方法，使用的仪器设备为分光光度仪。在所有的设备选择过程中，都必须根据各类设备的运行原理、工作模式和运行方法，对其具体的规格型号进行科学的选取，从而让最终取得的测量结果能够保持精度。
2.2 节点确定
在具体的测试过程中，必须根据各类装置的运行原理和工作方案，对系统节点进行科学的选择，由于 SCR 脱硝系统的运行过程中，会在系统中设置多条管道，并且要能够借助其他的设备实现对于各类污染物的混合和氧化，则在后续的工作过程中，通过对于各类节点的有效测定，可以综合分析当前的实际作用方案。在具体的工作阶段，烟气的进口区域和出口区域自然为采样端点，要将其视作为一个采样断面，在其中设置专业的气体检测装置，以分析该烟气中含有的所有物质的含量。对于脱硝反应器，也要能够在其他的位置设置各类检测样点，从而分析在具体的脱硝工作中，各个取样点对于氮氧化物以及氨气的处理质量，最终在该系统的配置过程中，在内部布设了 40 个采样点。
2.3 工况设置
在工况参数的设置过程中，要根据该机组的日常运行方案对其进行合理的配置，在本文的研究过程中，将机组的运行负荷保持为 210MW，而锅炉的负荷要能够保障具有极高的稳定性。在实际的工作阶段，可以允许具有一定的运行范围偏离参数，需要保证在±5%状态，另外在工况参数的配置过程中，要按照两种模式进行分析。一种模式是机组满负荷大于 80%的状态，在该过程中要控制氮氧化物的排放浓度，需要不高于 50mg/m3，另一种为机组的满负荷大于 60%的情况，该过程中要能够保证排放的氮氧化物浓度不得高于 50mg/m3，这两个参数需要作为整个系统中的标准综合运行参数配置，并且根据该机组的运行状态配置，让获得的测试结果能够更好的提高精度。
2.4 结果评测
在系统的结果测评过程中，要分析多个指标，并且按照专业的公式核算反应结果对于烟气中的氮氧化物含量的处理状况，以直接完成脱硝效率的检测工作，计算公式为：
其中 η 参数代表着脱硝的效率，IN代表反应器进口区域的氮氧化物浓度，ON代表反应器出口区域的氮氧化物浓度。其次要分析氨气的逃逸量检测工作，该项参数的具体运算公式如下：
其中 ρ 代表氨的含量，A 代表样品的溶液吸光度，A0代表空白溶液吸光度，a 代表校准曲线的截距，b 代表校准曲线的斜率，Vs代表样品吸收液的总体积参数，V0代表分析过程中最终使用的吸收液的体积，Vn代表采集的气体样本的标准体积，D为计算过程中所采用的稀释因子。
最后需要分析在该系统运行过程中，脱硝系统实际运行阶段取得的压力损失参数，计算公式为：
其中 Pf代表进出口区域的截面静压，Pd代表进出口区域的截面动压，ρ 代表进出口工况下的烟气密度，z 代表进出口测量区域的断面高度。
2.5 结果取得
在具体的分析过程中，要能够将分析结果分配为两个方面，一个是在 80%工况下，另一个是在 60%的工况下，此外要配置保证值，概念是最终获得的各类被检测污染物排放参数必须要能够保小于这一数值才能够达到处理指标。从取得到测试结果如下：
氮氧化物的排放浓度：在 80%情况下，数值为 24，60%情况下数值为 16；脱硝的效率：在 80%工况下为 85.4%，60%情况下为 91.8%；氨的逃逸率：在 80%情况下为 0.72，60%情况下为 2.07；硫氧化物的转化率：在 80%的工况下为 0.2，60%的工况下为 0.6；系统的压力损失：在 80%的工况下为 261，60%的工况下为247。
通过和保证值的对比可以发现，所有被检测的参数都符合设定的标准上限值，可以认为无论是在运行效率为 80%还是60%的工况下，最终的考核结果都属于合格状态。
3 燃煤电厂 SCR 脱硝系统后期优化方案
3.1 催化剂优化方案
在 SCR 脱硝系统的运行过程中，必须要能够在其中加入专业的催化剂，而催化剂的优化方案有两个，一个是对催化剂本身材料的配置，另一个是对催化剂分布位置的配置。实际的工作中，当前开发出的催化剂有重金属催化剂和非重金属催化剂两种，为能够防止在系统运行过程，催化剂会对环境造成负面干扰，所以可以采用非重金属催化剂，并且将催化剂制作成固定的形状，从而在整个脱硝系统中正确装配。
对于后项工作，要根据整个系统的反应流程和运行方案，根据系统的工作原理和催化剂配置数量进行专业科学的配置，考虑到 SCR 脱硝系统的运行过程中，会在该系统中配置多个分部节点，且每个分部节点都和相关的管道系统连接，所以在系统的实际运行过程，可以在管道内部的多个区域设置催化剂，从而提高系统的反应效率。
3.2 反应物优化方案
在反应物的优化过程，要根据废气中存在的各类污染性物质，对配置方案进行科学合理的探讨，另外在反应物的优化过程，也要能够在其中加入专业的氧化剂，氧化器要能够和产生的废气进行充分有序的融合。可采用的方法是，在进入之前以及氧化气体加入过程中使用专业的扰流器，将两种气体进行融合处理，同时在具体的工作过程，也要能够根据加入气体的总量，控制该参数的具体运行方案，以实现对融合质量的全面精准考虑。另外在该系统的后续工作过程，也要防止经过混合后的气体流速过高问题，以防止建立的脱硝系统中无法实现对各类气体的高水平处理。
3.3 反应流程优化方案
在反应流程的优化中，首先要实现废气中杂质的清除，可以采用静电吸附技术，防止存在过多的固体杂质，对催化剂质量造成干扰。其次要在气体加入之前与反应气体充分融合，该过程可以使用扰流器，实现对气体的高水平处理。最后是定期或不定期更换催化剂，虽然从化学原理上来看，催化剂不论使用多长时间都不会出现质量损失，但是在实际工作过程，催化剂的损失是一个不可避免的问题，所以要落实催化剂的监管工作，发现催化剂总量不足以支持气体处理工作时，则要加入同类型催化剂。
3.4 反应方案优化方案
在反应方案优化过程，一方面要通过对各类氧化剂类型、反应原理和工作水平的分析，探讨该气体的加入方案，通常情况下加入的气体要具有较高的氧化性，让最终获得的结果具有更高价值。
另一方面要分析在具体反应过程中，相关参数的调整模式，包括混合后气体的流量、气体的反应温度和反应压力等，通过对所有参数的全面分析，可以让最终取得的反应方案具有更高的运行水准和工作性能。
4 结论
综上所述，SCR 脱硝系统的使用过程中，需要将生成的废气和氧化剂进行融合，之后通过对该参数的合理控制，借助催化剂提高系统的反应效率。在具体的工作阶段，可以发现该系统具有较高的工作性能，以实现对所有参数的处理，而针对该工作的后续优化，需要在其中加入新型的反应物质，并且建立针对整个系统运行状态的专项工作制度。
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