燃煤电站SCR脱硝锅炉受热面灰污监测和吹灰优化系统研究

摘要

在我国火电行业中，针对燃煤电厂的选择性催化还原法(SCR)工艺成熟，其反应温度低，脱硝效率高，反应过程中氨逃逸率较低，因此得到了广泛地应用。随着我国环保问题的日益严峻，绝大多数发电厂为了达到NOx排放指标，采用了综合脱硝方式对燃煤锅炉排放进行优化改造。综合脱硝方式中，燃烧系统多采用低氮燃烧器、燃烬风方式，锅炉内部采用选择性非催化还原反应法(SNCR)，尾部烟道采用基于选择性催化还原反应(SCR)的多层次脱硝技术。但在烟气SNCR与SCR脱硝过程中，存在氨气逃逸现象，逃逸的氨气在一定条件下会生成硫酸氢氨，硫酸氢氨具有吸湿性、腐蚀性、粘附性，会严重危害SCR反应装置的催化床和锅炉尾部低温对流受热面，从而对锅炉的安全经济运行造成严重威胁。基于以上问题，本文的主要研究内容如下。
　　1、脱硝锅炉尾部受热面积灰机理和硫酸氢氨浓度分布研究。通过对硫酸氢氨生成机理定性分析，同时结合硫酸氢氨在锅炉尾部低温受热面的分布实验，来评价SCR脱硝过程对尾部受热面积灰的影响，重点探讨了抑制硫酸氢氨生成量的方法，并根据尾部硫酸氢氨分布情况给出了吹灰优化建议。
　　2、灰污监测模型研究。以燃煤锅炉低温省煤器为对象，分别采用传热系数法和灰污热阻法，建立低温省煤器的灰污监测模型，探讨省煤器清洁因子的计算方法，给出两种灰污监测模型的计算实例来论证模型的准确性。最后引入BP神经网络模型来预测省煤器清洁因子，并将预测值与实际值对比，重点分析预测模型的相对误差，从而论证BP神经网络预测模型的准确性。
　　3、SCR脱硝锅炉吹灰优化模型研究。吹灰过程中最重要的是解决何时吹灰、每次吹多长时间的问题。本文从理论上建立最佳吹灰周期的数学模型，并结合电站的具体情况确定锅炉吹灰设备的最佳运行方式，最后在保证安全性的前提下建立优化吹灰系统的经济性评估方法。
　　4、某电厂脱硝锅炉吹灰优化试验。对现场实验结果进行深入探讨，来论证吹灰优化模型的准确性。实验结果表明，该吹灰优化系统在机组定负荷和变负荷情况下均能具有良好的控制效果，具有一定的工程应用价值。同时，该吹灰系统具有鲁棒性强、对模型精确度要求低、计算量较小等优点。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景

1．1．1 燃煤锅炉尾部低温受热面积灰影响

1．1．2 燃煤锅炉吹灰器类型概述

1．1．3 吹灰器综合性能比较

1．1．4 锅炉吹灰过程中存在的问题

1．2 国内外研究现状

1．3 本文主要研究工作

参考文献

第二章 硫酸氢氨生成机理与抑制措施研究

2．1 燃煤锅炉脱硝过程ABS生成机理

2．1．1 硫酸氢氨生成机理

2．1．2 硫酸氢氨的性质及危害

2．2 影响硫酸氢氨生成量的因素

2．2．1 SO2氧化的影响

2．2．2 逃逸NH3的影响

2．2．3 空预器结构的影响

2．2．4 反应物浓度、温度的影响

2．3 脱硝锅炉硫酸氢氨生成量的抑制措施

2．3．1 氨气逃逸量控制

2．3．2 SO2氧化率控制

2．2．3 运行温度控制

2．2．4 空预器结构的改造

2．3 硫酸氢氨浓度分布实验与结果分析

2．4 本章小结

参考文献

第三章 脱硝锅炉尾部受热面灰污模型研究

3．1 基于传热系数法的清洁因子模型

3．1．1 基于传热系数法的受热面监测模型

3．1．2 实际传热系数计算方法

3．1．3 理想传热系数计算方法

3．1．4 基于传热系数法的清洁因子模型

3．1．5 基于传热系数法的清洁因子模型验算

3．2 基于灰污热阻法的清洁因子模型

3．2．1 基于灰污热阻的清洁因子模型简介

3．2．2 基于灰污热阻的清洁因子模型验算实例

3．3 省煤器的清洁因子砰神经网络预模型

3．3．1 BP网络模型与结构

3．3．2 BP神经网络的学习规则

3．3．3 BP神经网络的训练过程

3．3．4 省煤器清洁因子的BP神经网络智能预测

3．4 本章小结

参考文献

第四章 脱硝锅炉低温受热面吹灰优化研究

4．1 最佳吹灰周期模型推导

4．1．1 自然沾污过程的沾污损失

4．1．2 吹灰过程中的损失

4．1．3 最佳吹灰周期的计算模型

4．2 最佳吹灰周期模型验算实例

4．2．1 最佳吹灰周期模型的验算

4．2．3 BP神经网络预测受热面最佳吹灰周期

4．3 吹灰优化经济性分析

4．3．1 吹灰成本的经济性分析

4．3．2 吹灰效益分析实例

4．4 本章小结

参考文献

第五章 现场实验安排与结果分析

5．1 现场试验装置介绍

5．1．1 吹灰器选型和布置的原则

5．1．2 实验装置介绍

5．2 现场吹灰试验安排与试验结果分析

5．3 本章小结

参考文献

第六章 总结与展望

6．1 论文工作总结

6．2 后续工作及展望

致谢

硕士期间发表论文