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談W火焰鍋爐脫硝超低排放技術(shù)路線選擇

2016-02-08 01:50:45鄒紅果
資源節(jié)約與環(huán)保 2016年11期
關(guān)鍵詞:預(yù)器爐膛路線

鄒紅果

(大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團(tuán)股份有限公司北京100091)

談W火焰鍋爐脫硝超低排放技術(shù)路線選擇

鄒紅果

(大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團(tuán)股份有限公司北京100091)

對(duì)于越來(lái)越嚴(yán)峻的大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn),脫硝超低排放改造勢(shì)在必行。本文分析研究了W火焰鍋爐脫硝超低排放技術(shù)路線,為電廠的脫硝超低排放改造提供參考價(jià)值。

W火焰鍋爐;脫硝;超低排放

1 背景介紹

我國(guó)的電力政策是火電廠優(yōu)先燃用劣質(zhì)煤,無(wú)煙煤是劣質(zhì)煤的一種,由于無(wú)煙煤的Vdaf≤10%,所以燃燒無(wú)煙煤有三難:著火難、穩(wěn)燃難和燃盡難。目前燃用無(wú)煙煤的鍋爐多為“W”火焰鍋爐。W火焰鍋爐由于自身燃燒特點(diǎn)和燃用煤種的局限,NOx排放量大多在900 mg/ Nm3~1000mg/Nm3以上甚至更高[1]。目前,W火焰鍋爐的脫硝改造以爐內(nèi)控制和高效SCR脫除為兩個(gè)重點(diǎn)方向,以階梯減排為目標(biāo)。通過(guò)低氮燃燒改造,將NOx的排放濃度控制在850mg/Nm3以內(nèi);通過(guò)加裝SCR脫硝,將NOx的排放濃度控制在200mg/Nm3以內(nèi)。

2014年,國(guó)家發(fā)展改革委員會(huì)、環(huán)境保護(hù)部、國(guó)家能源局聯(lián)合下發(fā)《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃(2014-2020年)》的通知,對(duì)燃煤電廠大氣污染物排放控制提出了新的要求,要求改造后大氣污染物排放濃度基本達(dá)到超低排放限制,即SO2≤35mg/ Nm3,NOx≤50 mg/Nm3,煙塵≤10 mg/Nm3。

針對(duì)新的NOx排放濃度要求,W火焰鍋爐的脫硝超低排放改造勢(shì)在必行。本文針對(duì)脫硝超低排放技術(shù)方案進(jìn)行整理分析,在此基礎(chǔ)上,對(duì)運(yùn)用較多的超低排放組合技術(shù)路線進(jìn)行探討,為W火焰鍋爐進(jìn)行脫硝超低排放改造提供參考價(jià)值。

2 常規(guī)脫硝超低排放技術(shù)路線存在問(wèn)題

在進(jìn)行SCR脫硝系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,脫硝效率和氨逃逸存在以下的關(guān)系:

NH3/NOx摩爾比=脫硝效率+氨逃逸量/NOx入口濃度

在相同的入口NOx濃度下,脫硝效率越高,氨逃逸量就越大。

對(duì)于爐膛出口NOx濃度排放不高的煤粉爐,較為成熟可靠的技術(shù)路線為:低氮燃燒+SCR脫硝。在超低排放改造中,通過(guò)低氮燃燒改造、更換、再生或者加裝催化劑等方法提高脫硝效率,從而滿足超低排放的要求。

對(duì)于W火焰鍋爐,通過(guò)爐內(nèi)控制和高效SCR脫硝,可分別實(shí)現(xiàn)1100mg/Nm3→800mg/Nm3和800mg/Nm3→50mg/Nm3的階梯減排目標(biāo),從而實(shí)現(xiàn)NOx綜合控制達(dá)到超低排放的標(biāo)準(zhǔn)。此種技術(shù)路線,要求SCR系統(tǒng)的脫硝效率達(dá)到93.75%以上。本方案,也可通過(guò)增加催化劑量滿足脫硝效率的要求,但其對(duì)流場(chǎng)要求很高,極易造成空預(yù)器入口的氨逃逸率超標(biāo),會(huì)加快空預(yù)器的堵塞速度,縮短空預(yù)器的堵塞周期,影響鍋爐的出力,給鍋爐的安全生產(chǎn)帶來(lái)極大的隱患[2]。

針對(duì)W火焰鍋爐高NOx排放濃度的特殊情況,發(fā)電企業(yè)根據(jù)機(jī)組的自身情況,因地制宜,制定出符合本工程的技術(shù)改造方案,實(shí)現(xiàn)脫硝的超低排放。

3 W火焰鍋爐脫硝超低排放技術(shù)路線選擇

對(duì)于W火焰鍋爐,主要有以下幾種組合的技術(shù)路線。

3.1 配煤+低氮燃燒+SCR脫硝

對(duì)于通過(guò)低氮燃燒器改造,NOx濃度控制很好的W火焰鍋爐,尤其是新建機(jī)組,可以考慮采用摻燒一定比例的煙煤,降低爐膛溫度,降低NOx排放濃度;而后通過(guò)高效的SCR脫硝系統(tǒng),達(dá)到脫硝超低排放的要求。國(guó)內(nèi)已有同類機(jī)組的穩(wěn)定到達(dá)脫硝超低排放的運(yùn)行業(yè)績(jī)。

3.2 低氮燃燒+SNCR+SCR

本技術(shù)方案為目前脫硝超低排放改造中采用最多的技術(shù)路線。其是在低氮燃燒+SCR脫硝的基礎(chǔ)上,通過(guò)在鍋爐上加裝SNCR系統(tǒng),進(jìn)一步降低NOx,減少尾部SCR脫除NOx的壓力。本技術(shù)路線針對(duì)W火焰鍋爐而言,目前還存在著一些問(wèn)題,例如由于W火焰鍋爐的爐內(nèi)煙溫高,難于找到適合SNCR還原劑噴入所要求的850℃~1100℃的溫度場(chǎng);爐膛呈長(zhǎng)條形,寬度大,兩側(cè)布置長(zhǎng)槍也無(wú)法達(dá)到全覆蓋整個(gè)爐膛,合適的溫度場(chǎng)難于找到,在保證SNCR系統(tǒng)較小的氨逃逸情況下,脫硝效率偏低。

由于W火焰鍋爐的特殊性,造成爐膛出口的NOx分布比較混亂,以及在追求高SNCR系統(tǒng)脫硝效率的情況下,勢(shì)必會(huì)造成SNCR系統(tǒng)的氨逃逸過(guò)大,這將對(duì)后續(xù)SCR脫硝系統(tǒng)的噴氨要求、流場(chǎng)要求提出更高要求,很可能會(huì)造成空預(yù)器入口的氨逃逸超標(biāo)。是否能研究找到一種能夠適應(yīng)W火焰鍋爐不同運(yùn)行條件下的SNCR脫硝與SCR脫硝的耦合控制技術(shù)及優(yōu)化運(yùn)行方案,是確保此技術(shù)路線滿足脫硝超低排放的關(guān)鍵。

3.3 低氮燃燒+SCR脫硝+濕法脫硝

通過(guò)低氮燃燒+SCR脫硝,將W火焰鍋爐爐膛出口的NOx濃度控制在100 mg/Nm3以內(nèi),而后通過(guò)濕法煙氣脫硝技術(shù),將煙囪出口的NOx濃度控制在50 mg/Nm3以下。本技術(shù)路線,從理論上是可行的,但在W火焰鍋爐脫硝改造中的可行性及經(jīng)濟(jì)性,有待需要論證。

3.4 低氮燃燒+SCR脫硝+SCR脫硝

此技術(shù)思路,是在低氮燃燒后,采用兩個(gè)SCR脫硝系統(tǒng)串聯(lián)的技術(shù)方案。通過(guò)合理的設(shè)置單個(gè)SCR脫硝系統(tǒng)的脫硝效率、噴氨量、催化劑量,亦可以實(shí)現(xiàn)超低排放的要求。但是,此方案需要有足夠的空間,用于SCR脫硝系統(tǒng)的布置,這對(duì)于布局緊湊,空間狹小的項(xiàng)目而言,是不可行的。另外,工程造價(jià)較高。

4 結(jié)語(yǔ)

以上提出的脫硝超低排放技術(shù)路線,供大家參考。隨著超低排放改造的深入,W火焰鍋爐選擇合適的脫硝超低技術(shù)路線對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的投資和設(shè)備選型至關(guān)重要,對(duì)超低排放是否達(dá)標(biāo)也起著關(guān)鍵性的作用。采用何種技術(shù)路線,電廠應(yīng)綜合考慮各種因素,制定出符合自身實(shí)際情況的改造方案,從而實(shí)現(xiàn)脫硝的超低排放。

[1]孔凡卓,閻維平,周健,石麗國(guó).W火焰鍋爐低NOx燃燒與SNCR聯(lián)合應(yīng)用研究.熱力發(fā)電,2009.

[2]王鵬.“W”鍋爐超凈排放后對(duì)脫硝系統(tǒng)新問(wèn)題及對(duì)策.應(yīng)用能源技術(shù),2016(7).

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