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        SNCR脫硝技術(shù)在循環(huán)流化床鍋爐上的應(yīng)用

        2014-05-05 06:20:30白昌先
        石油化工腐蝕與防護(hù) 2014年1期
        關(guān)鍵詞:還原劑流化床分離器

        白昌先

        (太原鍋爐集團(tuán)有限公司技術(shù)中心電力設(shè)計(jì)所,山西太原030021)

        目前國內(nèi)的能源消耗量隨著經(jīng)濟(jì)的增長而增長,NOx排放量也將隨之增加,若不有效地控制,勢必給國內(nèi)大氣環(huán)境造成更加嚴(yán)重的污染。在燃煤電站NOx排放的控制方面,國內(nèi)建立了一批煙氣脫硝工程,不斷加大NOx排放的控制力度,NOx排放的增長勢頭已基本得到了控制,NOx排放總量將不斷降低。根據(jù)環(huán)保部門發(fā)布的GB13223—2011《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》,從2012年1月1日開始,國內(nèi)所有新建火電機(jī)組NOx排放量要求達(dá)到100 mg/m3以下,為滿足新標(biāo)準(zhǔn)及“十二五”減排要求,新建機(jī)組均必須同步建設(shè)脫硝裝置,同時(shí),現(xiàn)役機(jī)組的脫硝改造勢在必行。

        NOx排放控制有兩種途徑,一是控制原始的NOx的生成量;二是采用有效的煙氣NOx脫除技術(shù)。

        1 控制原始NOx的生成量

        從源頭上控制NOx的生成量是脫硝技術(shù)中最關(guān)鍵的因素。在循環(huán)流化床鍋爐中,可以從以下幾方面來控制原始NOx的生成。

        1.1 設(shè)計(jì)合理的爐膛溫度

        NOx的生成主要來自煤中的揮發(fā)性N和焦炭N,占NOx生成量的70% ~80%。當(dāng)爐膛溫度升高至1 000℃時(shí)NOx的生成會(huì)顯著增加。所以將爐膛溫度設(shè)計(jì)在850~950℃,能有效地降低NOx的生成。

        1.2 控制爐膛溫度

        爐膛溫度設(shè)計(jì)合理,并有保護(hù)措施使溫度穩(wěn)定時(shí)爐膛上下溫差低于10℃。煤的燃燒有一個(gè)穩(wěn)定的溫度場,防止溫度發(fā)生突變,能有效地降低NOx的生成。

        1.3 低氧高效燃燒

        煤的燃燒需要一定量的過量空氣,選用合適的過量空氣系數(shù),并保證鍋爐的密封性(從結(jié)構(gòu)上保證鍋爐密封),使?fàn)t膛處在一個(gè)較低氧環(huán)境下,降低NOx的生成。

        高效燃燒需要鍋爐的流化床有高的分離效率,將較細(xì)的顆粒捕捉回來多次燃燒,實(shí)現(xiàn)高效燃燒,同時(shí)帶有空隙的灰顆粒也是NOx的還原劑,也能降低NOx的生成。

        2 采用有效的煙氣NOx的脫除技術(shù)

        根據(jù)循環(huán)流化床鍋爐自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),決定了循環(huán)流化床鍋爐選用選擇性非催化還原(SNCR)脫硝技術(shù)更為合理。

        2.1 脫硝效率高

        旋風(fēng)分離器是理想的SNCR還原劑噴入點(diǎn),分離器入口煙溫在800~950℃,恰好處于SNCR的最佳反應(yīng)溫度;煙氣在分離器內(nèi)的停留時(shí)間較長(一般為1.5~2.5 s),煙氣和還原劑溶液可以充分混合;分離器內(nèi)煙氣旋流強(qiáng)烈,有助于還原劑溶液的快速擴(kuò)散;循環(huán)灰是富含多種金屬氧化物的多孔介質(zhì),也是與NOx反應(yīng)的催化劑。

        2.2 其他優(yōu)勢

        系統(tǒng)簡單,占地少;還原劑選擇范圍較廣;不需要任何催化劑;無SO2/SO3轉(zhuǎn)化率問題;不增加煙氣阻力。

        3 脫硝系統(tǒng)的控制要點(diǎn)

        按環(huán)保相關(guān)規(guī)定要求,采用單獨(dú)的分散控制系統(tǒng)(DCS)。將鍋爐尾部煙道的NOx作為反饋值,控制噴入爐內(nèi)還原劑量,同時(shí)相應(yīng)調(diào)整稀釋水的流量,使得還原劑量加稀釋水量等于噴槍噴射量并保持恒定,使得NOx質(zhì)量濃度不高于100 mg/m3,氨逃逸質(zhì)量濃度不高于8 mg/m3。系統(tǒng)整體處于自動(dòng)模式下運(yùn)行。鍋爐負(fù)荷變動(dòng)幅度大時(shí),SNCR系統(tǒng)可處于手動(dòng)模式下運(yùn)行。

        4 工程應(yīng)用

        脫硝系統(tǒng)應(yīng)用在某電廠2臺(tái)130 t/h循環(huán)流化床上,其設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料見表1~2。

        表1 鍋爐煤質(zhì)(設(shè)計(jì)煤種)Table 1 Boiler coal

        4.1 系統(tǒng)組成和流程

        SNCR脫硝系統(tǒng)由還原劑卸載與存儲(chǔ)系統(tǒng)、還原劑輸送系統(tǒng)、稀釋水系統(tǒng)、混合分配系統(tǒng)、噴射系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。

        表2 鍋爐主要特性參數(shù)Table 2 Boiler main characteristic parameter table

        4.2 運(yùn)行減排效果

        4號(hào)爐 NOx原始排放值為26.8 kg/h,投運(yùn)SNCR后NOx排放值為4.33 kg/h;5號(hào)爐NOx原始排放值為47.4 kg/h,投運(yùn)SNCR后NOx排放值為

        7.76 kg/h;4號(hào)爐NOx減排量(26.8-4.33)=22.47 kg/h;5號(hào)爐NOx減排量(47.40-7.76)=39.64 kg/h。每臺(tái)爐年運(yùn)行按7 200 h計(jì),每年兩臺(tái)爐NOx減排量為(22.47+39.46)×7 200=447 192 kg。

        4.3 對(duì)鍋爐效率的影響

        由于向分離器內(nèi)噴入的水量大約0.35 t/h,對(duì)鍋爐效率會(huì)產(chǎn)生一定的影響,影響效率約0.2%。

        4.4 對(duì)煙風(fēng)系統(tǒng)的影響

        選擇性非催化還原法脫硝系統(tǒng)從循環(huán)流化床鍋爐爐膛出口直接噴入還原劑溶液,對(duì)系統(tǒng)阻力沒有影響。

        5 結(jié)束語

        循環(huán)流化床鍋爐NOX排放量通常情況在300 mg/m3以下。在循環(huán)流化床鍋爐上采用SNCR脫硝技術(shù),脫硝率可以達(dá)到70% ~80%,完全能滿足當(dāng)前小于100 mg/m3的環(huán)保排放要求。同時(shí)其具有投資省,占地小,對(duì)鍋爐運(yùn)行幾乎無影響的優(yōu)越性,對(duì)循環(huán)流化床鍋爐是最理想的NOX控制達(dá)標(biāo)排放方式,適合大面積推廣。

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