燃煤機組靈活調峰煙氣脫硝運行技術導則標準編制說明標準編制組2024年10月

目錄1標準編制背景 11.1標準來源 11.2主要參加單位及工作過程 12標準編制的必要性 13標準編制的基本原則和依據 24標準主要技術內容說明 34.1范圍 34.2規范性引用文件 34.3術語和定義 34.3總則 34.4全負荷動態調控NOx與氨逃逸 34.5低負荷SCR煙氣脫硝 44.6運行維護 54.7性能評價（規定、提出、明確、要求、原則、規范、工藝、類型） 54.8附錄部分 65計算案例 65.1催化劑寬溫運行 65.2提溫輔助脫硝催化劑全負荷寬溫運行 76與現行法律、法規、政策及相關標準的協調性 87標準預期達到的效果及貫徹標準的要求和措施建議 98替代或廢止現行標準的建議 99采用國際標準和國外先進標準情況 910標準名稱變化的主要原因說明 911重要技術內容的解釋和其他事項 91標準編制背景1.1標準來源《燃煤機組靈活調峰煙氣脫硝運行技術導則》的編制工作是根據《國家能源局綜合司關于印發《2022年能源行業標準計劃立項指南〉的通知》的要求進行的。經電力行業電站鍋爐標準化技術委員會審查，批準立項為行業標準。1.2主要參加單位及工作過程本標準編制主要參加單位包括：西安熱工研究院有限公司、國家能源集團科學技術研究院有限公司、東南大學、東方凱特瑞（成都）環保科技有限公司、華電電力科學研究院有限公司。編制組由各單位選派具備SCR煙氣脫硝專業運行經驗的專業人員組成。2023年11月，西安熱工研究院有限公司組織各參編單位在蘇州市召開了標準制訂工作啟動會，成立了由專家和專業技術人員組成的標準制訂起草小組，與會人員討論了標準提綱要點、原則、編制進度及各單位工作分工等。2023年11月~2024年3月，編制組收集了國家和行業關于燃煤發電機組靈活調峰、煙氣脫硝工程技術、運行管理及性能試驗等相關的技術標準規范，并進行了全面系統的梳理和分析，在此基礎上編制完成了標準初稿，并于3月底在蘇州市召開了標準第二次討論會，針對初稿進行了討論并形成了修改意見。2024年6月28日，編制組在杭州市召開了第三次討論會，針對各參編單位修改、完善后形成的二次討論稿進行詳細討論，并確定相關修改意見，重點提出對正文用詞統一描述，并對測試內容和運行指導建議等方面進行優化。2024年9月，在第三次討論會的基礎上，經過反復修改和完善，編制組完成標準征求意見稿及編制說明。2標準編制的必要性國內燃煤機組在實施超低/超超低排放和靈活調峰運行模式之后，遭遇了空預器堵塞嚴重、NOx排放濃度波動大以及煙氣脫硝低負荷投運等系列問題，極大地降低了機組節能減排運行水平，其中僅空預器堵塞每年約造成20多億元的風機電耗損失。燃煤機組靈活調峰引起爐內NOx生成濃度大幅度、快速波動和SCR進口煙溫偏低，使原本SCR高脫硝效率運行所引發的問題更為普遍和嚴重。為從源頭解決上述問題，有必要針對超低/超超低排放和靈活調峰運行特點，將鍋爐燃燒—SCR脫硝—空預器等上下游設備作為整體，從風煙參數準確測量、爐內風煤協調燃燒、SCR精準噴氨、低負荷脫硝評估與煙氣提溫路線選擇等方面，制定燃煤機組靈活調峰煙氣脫硝導則，規范和指導靈活調峰改造。2020年，中電聯標準化管理中心組織西安熱工研究院有限公司等20多家單位開展煤電機組靈活性改造標準體系預研，發現《OperationandMaintenanceGuidelinesforSCR（EPRI1008345）》和《火電廠煙氣脫硝(SCR)系統運行技術規范（DL/T335）》等國內外脫硝相關標準提到了SCR低負荷運行溫度，但未涉及SCR投運溫度評估、低負荷煙氣提溫、煤風氨協調等內容，華能集團企標《燃煤機組SCR煙氣脫硝低負荷運行導則》也僅涉及提溫方案選擇，而《燃煤煙氣脫硝技術裝備（GB/T21509）》等標準還存在與靈活調峰相抵觸的內容。相對于現有標準靈活調峰信息的碎片化狀態，本項目針對當前形式要求，制定將更具針對性、系統性和實用性，可更好地指導燃煤機組靈活調峰下的煙氣脫硝系統完善和相關運行問題的解決，對于提升我國電力行業脫硝系統的運行管理水平、豐富和完善現行脫硝標準體系均具有十分積極的意義。3標準編制的基本原則和依據標準編寫依據《標準化工作導則第1部分：標準的結構和編寫規則》（GB/T1.1-2020）編制。標準編寫充分考慮了燃煤機組靈活調峰煙氣脫硝運行技術的實用性和可操作性，遵循完整、規范、簡潔的原則，突出了新形勢下脫硝運行技術的重點內容和要求。標準編制組按照國家、行業現行的相關法律、法規、標準、規范等要求和規定編制本標準。4標準主要技術內容說明4.1范圍本文件規定了燃煤機組NOx控制過程中的風煙參數準確測量、風煤協調均衡燃燒、氨氮均勻混合、噴氨精準調控、煙氣提溫、催化劑寬溫運行、運行維護、性能評價等方面的技術要求。本文件適用于燃煤機組自并網發電起全負荷范圍內靈活調峰期間的煙氣脫硝運行，其他燃料機組可參照執行。4.2規范性引用文件根據本次標準制訂需要，引用了GB/T34339、GB/T10184、DL/T296等標準的內容，對火電廠靈活調峰期間的SCR煙氣脫硝運行的技術要求進行規范和規定。4.3術語和定義根據本次標準制訂需要，對靈活調峰、風煤均衡燃燒、NOx平衡濃度、動態預測調節、催化劑硫酸氫銨凝聚溫度、催化劑硫酸氫銨可逆失活、最低噴氨運行溫度、催化劑寬溫運行、多點煙氣測試等術語進行了定義和解釋。4.3總則對燃煤機組靈活調峰下的煙氣脫硝運行提出了原則性要求，提出將鍋爐燃燒和SCR煙氣脫硝作為整體以提升SCR煙氣脫硝系統的靈活調峰適應能力、通過鍋爐燃燒送風量和脫硝噴氨量的動態預測調節全時段減小過度噴氨造成的過大氨逃逸，以及過煙氣提溫催化劑無硫酸氫銨運行或者催化劑寬溫運行實現全負荷SCR煙氣脫硝安全、經濟運行。4.4全負荷動態調控NOx與氨逃逸（1）正文5.1規定了磨煤機入口一次風量測量截面、二次風量測量截面、鍋爐風箱及其內部燃燒器之間的風量分配技術要求，并提出了實現的技術方式。（2）正文5.2.1提出了采用多點煙氣測試以提高煙氣NOx在線分析儀表的測量代表性；正文5.2.2明確了氨氣供應的壓力、流量及調節的技術要求；正文5.2.3規定了SCR入口煙氣應滿足的參數條件，并提出采用可調型格柵和煙氣靜態混合器以滿足要求；正文5.2.4對SCR入口NOx濃度分布變化較大的鍋爐，提出了采用全煙道型靜態混合器或分區噴氨自動調節系統以提高脫硝噴氨系統的機組負荷適應性，并提出了分區自動噴氨裝置應滿足的技術要求；正文5.2.5規定了催化劑上方飛灰分布的技術要求，并提出了實現的技術方式。（3）正文5.3.1明確了SCR脫硝入口煙道截面煙氣O2濃度、NOx濃度和出口煙道截面煙氣NOx濃度分布均勻性的要求；正文5.3.2提出了爐內NOx生成濃度需接近NOx平衡濃度，主要是考慮低氮控制與高效燃燒相互制約：爐內NOx生成濃度過高會導致噴氨量增加，不僅影響脫硝系統經濟性，同時對下游設備造成不利影響，而爐內NOx生成濃度過低會導致腐蝕、腐蝕等問題出現，因此提出NOx平衡濃度進行定義，要求爐內NOx生成濃度應接近NOx平衡濃度；正文5.3.3提出了對燃燒送風總量調節響應速度的技術要求；正文5.3.4提出了噴氨總量相對于鍋爐燃燒工況的調節響應速度的技術要求，以適應負荷快速變化。4.5低負荷SCR煙氣脫硝（1）正文6.1給出了SCR煙氣脫硝運行溫度邊界的獲得方法，這是進行低負荷SCR煙氣脫硝評估的邊界條件，也是進行提溫方案選擇的基礎。（2）正文6.2將SCR煙氣脫硝入口煙氣溫度與最低噴氨運行溫度作比較，以兩者差值區分不同的提溫運行方案，當兩者差值較小時，宜通過調整運行方式，提高SCR煙氣脫硝入口煙氣溫度或者降低最低噴氨運行溫度；當兩者差值較大時，需合理選擇煙氣提溫方案，并在附錄C中進行了不同方案特點的比較，同時對現役機組和新建機組分別提出了推薦方案和技術要求。（3）催化劑寬溫運行是指利用催化劑硫酸氫銨可逆失活的特性，結合燃煤機組低負荷煙氣溫度低、高負荷煙氣溫度高的特點，允許SCR煙氣脫硝第一層催化劑在低負荷適度失活、在高負荷加熱恢復的運行模式。正文6.3.1提出了低負荷催化劑硫酸氫銨失活與恢復評估方法，并在附錄D中詳細闡述了低負荷許可最長失活運行時間和高負荷最短恢復運行時間的評估方法。正文6.3.2~6.3.4明確了催化劑寬溫運行的具體運行策略，對失活運行時間和恢復運行時間進行了限制。（4）正文6.4規定了低負荷不同脫硝方案的選擇原則，正文6.4.1明確了SCR煙氣脫硝入口煙氣溫度低于250℃時，進行煙氣提溫改造，防止煙氣中的硫酸氫銨凝聚；正文6.4.2~6.4.4提出可讓硫酸氫銨失活催化劑完全恢復的機組，宜采用催化劑寬溫運行方式，無法讓硫酸氫銨失活催化劑完全恢復的連續調峰機組，宜采用提溫方案，已完成煙氣提溫改造的機組，可結合催化劑寬溫運行，適當提溫，減少煙氣提溫對鍋爐熱效率的降低幅度。4.6運行維護正文第7章提出了靈活調峰下，SCR煙氣脫硝運行維護過程中需要執行的操作和技術要求，目的是結合超低/超超低排放和靈活調峰運行特點，更好地落實正文第5章、第6章提出的技術要求，全負荷實現SCR煙氣脫硝安全、經濟運行。主要包括了定期試驗、定期催化劑檢測、定期儀表校準、定期檢查、定期投運等。4.7性能評價（規定、提出、明確、要求、原則、規范、工藝、類型）為了便于用戶對脫硝裝置進行自我診斷和評估，正文8.1提出了改造前性能評估的主要內容和技術要求，考慮到可操作性，主要是通過統計機組運行數據的方式，評估風量測量的準確性、風煤均衡燃燒程度、脫硝噴氨均勻性、硫酸氫銨堵塞、催化劑寬溫運行適應性情況，以發現機組在靈活調峰下，SCR脫硝裝置存在的問題。為了便于用戶對改造后的脫硝裝置進行評價，正文8.2規定了改造后性能評價的總要求、項目、參數、目標值和方法，用戶可根據改造內容選擇相應的項目進行測試和評價。4.8附錄部分4.8.1燃煤種類與鍋爐額定負荷下的脫硝入口NOx平衡濃度推薦值和CO推薦值附錄A數據來源于數十臺機組現場噴氨優化調整試驗和燃燒優化調整試驗結果，歸納得出的NOx平衡濃度和CO的推薦值。4.8.2硫酸氫銨凝聚溫度的經驗計算公式附錄B中最低噴氨運行溫度、催化劑硫酸氫銨凝聚溫度、煙氣硫酸氫銨凝聚溫度和硫酸氫銨失活催化劑恢復溫度的計算公式，來源于主流催化劑廠設計資料，并結合現場測試結果調整后得到。4.8.3各種SCR煙氣脫硝低負荷煙氣提溫方案的技術特點附錄C對比了不同煙氣提溫方案的提溫幅度、安全可靠性、對鍋爐影響、投資費用、適用范圍和技術要求，便于用戶參考以合理選擇煙氣提溫方案。4.8.4催化劑硫酸氫銨失活與恢復評估方法附錄D提出了催化劑硫酸氫銨失活與恢復評估方法，具體地，低負荷下，通過第一層催化劑預設模塊的單點煙氣采樣管進行相關煙氣組分的測試，計算第一層催化劑的活性，以試驗開始無硫酸氫銨失活的催化劑活性為基準，計算相對活性降幅作為催化劑失活速率，以降低20%-30%為限值，計算對應的最長許可失活運行時間；同理，高負荷下，通過第一層催化劑預設模塊的單點煙氣采樣管進行相關煙氣組分的測試，計算第一層催化劑的活性，以該負荷下完全恢復的催化劑活性為基準，計算相對活性增幅作為催化劑恢復速率，估算相對活性恢復到100%所需的最長恢復運行時間。5計算案例5.1催化劑寬溫運行某300MW燃煤機組，設計SCR煙氣脫硝進口煙氣NOx濃度為195.1μL/L、出口NOx排放濃度為19.5μL/L、氨逃逸濃度為3μL/L、SO3濃度為8μL/L。計算SCR最低噴氨運行溫度、催化劑ABS凝聚溫度、煙氣ABS凝聚溫度以及ABS失活催化劑恢復溫度分別為306.1℃、277.3℃、235.7℃和321.1℃。機組不同負荷下，SCR煙氣脫硝進口煙氣溫度見表1。表1項目單位100%ECR70%ECR50%ECR35%ECR0-35%ECR煙氣溫度℃352335302272262機組0-40.8%ECR負荷下，SCR煙氣脫硝進口煙氣溫度低于凝聚溫度，凝聚溫差為-15.3~0℃，實測第一層催化劑參數，進一步計算失活速率，得到許可最長失活運行時間約為21h；機組61.6%ECR及以上高負荷下，SCR進口煙氣溫度達到恢復溫度，恢復溫差為15~45.9℃，實測第一層催化劑參數，進一步計算活性恢復速率，得到最短高溫恢復運行時間約為10h。機組每次啟機在0-40.8%ECR下的運行時間約為4h。常規每天24h運行期間，SCR煙氣脫硝進口煙氣溫度低于催化劑ABS凝聚溫度的40.8%ECR及以下負荷運行時間短于8h。SCR煙氣脫硝進口煙氣溫度達到恢復溫度的61.6%ECR以上負荷運行時間大于10h。由上可知，該機組低負荷下的煙氣SCR脫硝進口煙氣溫度雖然低于最低運行溫度，也低于催化劑ABS凝聚溫度，但凝聚溫差相對較小，低負荷下運行時間較短，且高負荷下的恢復溫差大、運行時間較長，無需進行煙氣提溫，可利用機組高低負荷下的自身煙氣溫度調控能力，實現SCR煙氣脫硝催化劑全負荷寬溫安全運行。5.2提溫輔助脫硝催化劑全負荷寬溫運行某660MW燃煤機組，設計SCR脫硝進口煙氣中NOx濃度為219.5μL/L、出口NOx排放濃度為22μL/L、氨逃逸濃度為3μL/L、SO3濃度約25μL/L。計算SCR最低噴氨運行溫度、催化劑ABS凝聚溫度、煙氣ABS凝聚溫度以及ABS失活催化劑恢復溫度分別為324.8℃、291.9℃、243.5℃以及334.9℃。機組不同負荷下，SCR煙氣脫硝進口煙氣溫度見表2。表2項目單位100%ECR80%ECR50%ECR40%ECR30%ECR0-30%ECR煙氣溫度℃374336317309252240機組0-37%ECR負荷下，SCR煙氣脫硝進口煙氣溫度低于催化劑ABS凝聚溫度，凝聚溫差為-51.9~0℃，在250℃煙氣溫度下，實測第一層催化劑參數，進一步計算失活速率，得到許可最長失活運行時間約為5h；機組78.3%ECR及以上高負荷下，SCR進口煙氣溫度達到恢復溫度，恢復溫差為15~49.2℃，實測第一層催化劑參數，進一步計算活性恢復速率，得到最短高溫恢復運行時間約為6h。機組每天24h運行期間，SCR煙氣脫硝進口煙氣溫度低于催化劑ABS凝聚溫度的37%ECR負荷以下運行時間約6~8h，高于恢復溫度的78.3%ECR負荷以上運行時間只有3~4h。運行過程發現：1）SCR煙氣脫硝進口煙氣溫度約250℃運行5h時，第一層催化劑的差壓由171Pa增加到232Pa，煙氣溫度升高到260℃后，煙氣差壓逐漸降低到約170Pa，表明發生了煙氣ABS凝聚，粘附飛灰堵塞催化劑孔道；2）機組運行3個月后，再次測試的結果顯示，第一層催化劑的脫硝效率較初始時的60%降低至39%，且隨SCR進口煙氣溫度逐漸升高到310℃，效率沒有提高，表明長期低負荷運行造成的催化劑ABS失活，在高負荷下沒有完全恢復。由上可知，該機組低負荷過低溫度下的運行時間偏長，而高負荷恢復溫度以上的運行時間偏短。為實現SCR煙氣脫硝催化劑全負荷寬溫安全運行，需要采取煙氣提溫輔助措施：1）通過省煤器煙氣旁路改適度提溫，使低負荷下的SCR煙氣脫硝進口煙氣溫度提升到255℃以上，避免發生煙氣ABS凝聚堵塞問題；2）在0~37%ECR低負荷運