支衛(wèi)峰(神華國華廣投(柳州)發(fā)電有限責任公司,廣西 柳州 545600)
以氨水為還原劑的SNCR技術在330MW CFB鍋爐上的應用
支衛(wèi)峰
(神華國華廣投(柳州)發(fā)電有限責任公司,廣西 柳州 545600)
本文介紹了以氨水為還原劑的SNCR技術在330MW CFB 鍋爐上應用時的系統(tǒng)組成,改造效果,注意事項,系統(tǒng)的優(yōu)勢及應用前景。
氨水; CFB鍋爐;SNCR;應用
DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.16.065
國華寧東公司安裝兩臺330MW CFB鍋爐,該鍋爐為東方鍋爐(集團)股份有限公司制造的亞臨界、一次中間再熱、自然循環(huán)流化床汽包爐,鍋爐型號為:DG-1177/17.5-Ⅱ3。鍋爐沒有獨立的脫硝設施,僅依靠燃燒控制NOx的生成。通過試驗測定[1],在機組變負荷區(qū)間,NOx排放濃度的穩(wěn)定區(qū)間在230~260 mg/m3 (6%O2)之間,無法滿足《火電廠大氣污染物排放標準》(GB 13223-2011)中規(guī)定CFB鍋爐NOx排放限值為200mg/m3的要求。為了使NOx的排放濃度達標,國華寧東公司經(jīng)過分析論證,最終采用以氨水為還原劑的SNCR脫硝工藝[2],進行改造。改造取得了良好的效果,為大型循環(huán)流化床的脫硝改造提供了成功的范例。
以氨水為還原劑的SNCR脫硝技術是用氨水作為還原劑,與燃燒生成的NOx進行選擇性反應,生成N2和H2O,從而達到脫除NOx的目的。發(fā)生的化學反應如下[3]:
本系統(tǒng)主要由氨水卸車系統(tǒng)、氨水儲存及供應系統(tǒng)、稀釋水系統(tǒng)、計量及噴氨系統(tǒng)四個系統(tǒng)和其它附屬系統(tǒng)組成。
3.1氨水卸車系統(tǒng)
氨水(濃度20%)用汽車罐裝運輸至廠區(qū),然后通過兩臺(一用一備)耐腐蝕卸氨泵,泵入兩臺氨水溶液儲罐。
3.2氨水儲存及供應系統(tǒng)
氨區(qū)設兩臺氨水儲罐,儲罐之間設有聯(lián)絡管,可以互為備用。儲罐均設置了液位控制、報警系統(tǒng)和自動噴淋降溫系統(tǒng)。
3.3稀釋水系統(tǒng)
稀釋水采用除鹽水,氨區(qū)設一臺除鹽水儲罐,儲罐設置液位控制和報警系統(tǒng)。儲罐上部設有溢流口,事故狀態(tài)時除鹽水可溢流至廢水池。除鹽水經(jīng)除鹽水輸送泵(兩臺,一用一備)和調(diào)節(jié)閥控制流量后送入靜態(tài)混合器,在靜態(tài)混合器中與濃氨水按比例進行混合,調(diào)整至合適的濃度后送至噴氨系統(tǒng)。
3.4計量及噴氨系統(tǒng)
合適濃度的氨水經(jīng)流量計計量后接入分離器氨液噴槍口。計量管路由回液管路、空氣吹掃管路、緊急切斷閥、調(diào)節(jié)閥及針型閥等設備組成。該項目采用清能院設計的FM13190 型脫硝用噴槍[4],該噴槍具有高效、使用壽命長和防磨損特性好的特點。每臺爐共設有18支噴槍。每支噴槍設有霧化空氣和冷卻空氣。
3.5其它輔助系統(tǒng)
其他輔助系統(tǒng)主要包括供電系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)、廢水收集和排放系統(tǒng)等。
圖1 寧東SNCR反應工藝流程示意圖
2013年9月項目建成后,寧夏環(huán)境監(jiān)測中心站現(xiàn)場進行了監(jiān)測,寧夏回族自治區(qū)環(huán)保廳組織了現(xiàn)場驗收。驗收結論[5]為1#機組氮氧化物最大折算排放濃度為63.9mg/m3,脫硝效率達到66.2%-71.7%;2#機組氮氧化物最大折算排放濃度為69.9mg/m3,脫硝效率達到72.1%-76.2%。兩臺爐氮氧化物排放指標均低于《火電廠大氣污染物排放標準》(GB 13223-2011)中表1中燃煤鍋爐標準限值200mg/m3,氮氧化物減排效果明顯。氨逃逸量始終處于很低的水平,最高不超過2.2mg/Nm3[6]。
(1)某臺除鹽水輸送泵運行一段時間后泵出口壓力急劇下降。停運解體檢查發(fā)現(xiàn)泵體密封環(huán)損壞,原因為密封環(huán)間隙中卡有顆粒狀雜質(zhì)。重新更換密封環(huán)并對管道進行重新沖洗、清理后運行正常。(2)運行一段時間后氨逃逸監(jiān)測數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常。檢查發(fā)現(xiàn)取樣探頭故障。經(jīng)分析原因為鍋爐低負荷時煙氣中濕度較大,出現(xiàn)凝露,探頭進水導致故障。采取了在取樣管路加裝汽水分離器,以去除煙氣中水。(3)霧化空氣流量計無法指示。檢查發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子式空氣流量計選擇型式錯誤,經(jīng)重新更換流量計型式后指示正常。(4)調(diào)試初期發(fā)現(xiàn)個別噴槍流量不均。檢查發(fā)現(xiàn)管道中有遺留雜物引起堵塞。經(jīng)對管道進行重新沖洗、清理后各噴槍流量分配正常。(5)升降負荷時氮氧化物濃度有時會大幅波動。經(jīng)分析原因為爐前氨水流量調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)范圍選的過大,與要求的控制精度不相匹配,對調(diào)節(jié)閥流量曲線重新進行優(yōu)化后控制正常。(6)室外部分工業(yè)水管路在冬季出現(xiàn)了凍結。在原有保溫的基礎上增加伴熱電纜后問題得到解決。
(1)與原有系統(tǒng)的接口應利用機組檢修等機會提前安裝或預留,以方便日后正式接入。(2)北方電廠室外管道應做好伴熱和保溫措施,防止冬季管道受凍。(3) 氨逃逸設備應選取與排煙溫度、濕度、煙塵等運行參數(shù)相適應的產(chǎn)品,選擇合適的安裝位置,必要時采取煙氣凈化措施,以確保能夠長時間安全穩(wěn)定運行。(4)施工階段應落實好潔凈化施工的各項要求,系統(tǒng)正式投運前應進行徹底的沖洗,確保系統(tǒng)干凈。在重要設備入口應設置滿足過濾精度的并列雙濾網(wǎng),以滿足過濾雜質(zhì)和系統(tǒng)清理切換的需要。(5)重要設備選型時要關注調(diào)節(jié)的精度、可靠性等關鍵指標。(6)噴槍的冷卻風應考慮備用氣源,防止唯一氣源失去后溫度過高,燒壞噴槍。(7)噴槍正式通氨水投運前應先用水進行霧化試驗和流量分配試驗,以觀察霧化效果和流量分配效果,根據(jù)試驗情況進行適當調(diào)整。這直接影響氨水用量和脫硝效率。
以氨水為還原劑的SNCR技術在寧東電廠2×330MW CFB鍋爐上的應用,在西北地區(qū)尚屬第一家,起到了很好的示范效應。SNCR技術由于方便改造,建設周期短、投資少、無需昂貴且易中毒失效的催化劑等優(yōu)勢,在流化床、中小型電廠改造項目、垃圾焚燒爐和各種工業(yè)鍋爐脫硝中有廣泛的市場。SNCR技術常用的還原劑有氨水和尿素,與采用尿素相比較,采用氨水具有初投資較小,運行費用低,自動化程度較高等優(yōu)點。從國華寧東公司的實際應用來看,取得了良好的效果,為大型CFB鍋爐的脫硝改造提供了成功范例,因此以氨水為還原劑的SNCR技術具有廣闊的應用前景。
[1]寧夏國華寧東發(fā)電有限公司CFB鍋爐NOx排放優(yōu)化試驗報告[R].中國華能集團清潔能源技術研究院,2011.
[2]寧夏國華寧東發(fā)電有限公司2×330MW機組脫硝改造工程可行性研究報告[R].浙江百能科技有限公司,2012.
[3]宋連華,劉繼民,許珩,胡安全.循環(huán)流化床鍋爐(CFB)脫硝研究[J].山東交通學院學報,2003(02):78.
[4]中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司.一種空氣冷卻式空氣霧化噴槍[P].中國:ZL201220241635 .
[5]寧夏國華寧東發(fā)電有限公司#1、#2機組煙氣脫硝工程驗收監(jiān)測報告[R].寧夏回族自治區(qū)環(huán)境監(jiān)測中心站,2013.
[6]寧夏國華寧東發(fā)電有限公司#1、#2爐脫硝系統(tǒng)調(diào)試報告[R].中國華能集團清潔能源技術研究院,2013.
支衛(wèi)峰(1976-),男,陜西西安人,本科,工程師,研究方向:火力發(fā)電廠生產(chǎn)技術。