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循環流化床鍋爐的低氮排放技術

作者:admin 時間:2020-04-14 15:37:23 閱讀:87

循環流化床(CFB)是商業化程度較好的潔凈煤技術之一,其具燃燒效率高?燃料適應性強?NOX生成量少?脫硫成本低等優勢?隨著經濟發展,燃煤?燃油和燃氣鍋爐煙氣排放的指標控制越來越嚴格,新頒布的環保標準要求對NOX?SO2和煙塵超低排放,具有低NOX排放和低SO2排放的循環流化床鍋爐也不能滿足現行環保標準的要求,結合CFB鍋爐工程實例,對循環流化床鍋爐燃燒條件進一步優化,可保證流化床鍋爐初始NOX排放值在100mg/Nm3以下,為了使NOX排放值達到50mg/Nm3超低排放水平,循環流化床鍋爐需要與SNCR脫硝?SCR脫硝及SNCR和SCR相結合的脫硝等煙氣脫硝技術相結合?循環流化床鍋爐原理


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改變燃燒條件控制氮氧化物排放措施

1.1 循環流化床鍋爐床溫控制

循環流化床鍋爐NOX生成量與鍋爐床溫密切相關,在燃燒一定煤種時,鍋爐燃燒效率隨床溫升高逐漸升高,NOX生成量隨鍋爐的床溫升高而增加,爐內脫硫效率隨著床溫升高到一定值后急劇下降,鍋爐床溫的選取在保證鍋爐效率的同時,需要兼顧考慮鍋爐NOX生成量和爐內的脫硫效率,選取較為經濟的鍋爐運行床溫,目前,流化床鍋爐已經向超臨界?大型化參數發展,在鍋爐設計時,爐內需要布置更多的受熱面控制鍋爐床溫在合理的數值?


1.2 循環流化床鍋爐風量分配控制

為了降低鍋爐運行過程中NOX生成量,盡量降低布風板一次風量,一次風作用保證爐內密相區的循環物料能夠流化,通過二次風來實現燃料的燃盡,適當提高鍋爐密相區上二次風口高度,同時加大密相區二次風的分級力度,在鍋爐運行過程中調節上下二次風比例,增加上二次風口風量,選取合適的過量空氣系數,控制鍋爐出口煙氣氧量?


通過控制合理的床溫和改善流化床鍋爐燃燒條件后,能夠保證NOX初始排放量在100mg/Nm3以下?為了實現流化床鍋爐超低排放指標,循環流化床鍋爐仍然需要采用輔助煙氣脫硝手段?


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循環流化床鍋爐SNCR技術

SNCR技術是在循環流化床鍋爐中成熟應用的一種煙氣脫硝技術,它具有系統簡單?可靠和效率高的優點?SNCR技術關鍵點包括:還原劑選擇;還原劑噴入點選擇;合適的反應溫度區間,為850~1150℃?


尿素因為便于運輸和儲存,并且尿素溶液穿透性好,在循環流化床鍋爐中,尿素溶液作為煙氣脫硝還原劑被廣泛應用;尿素溶液噴入點設置在旋風分離器入口煙道上或設置分離器出口煙道上,如圖1所示,該處煙氣溫度在880~950℃之間,正好處在SNCR較佳反應溫度區間,采用此種布置式,SNCR在循環流化床鍋爐中的脫硝效率可以達到70%以上,但SNCR的氨逃逸率較高,較高達到8ppm,對空氣預熱器的選型設計需要特殊要求,選用脫硝專用的空氣預熱器,并且對空氣預熱器的下游設備也有較大影響?


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循環流化床鍋爐SCR技術

SCR技術作為一種成熟的煙氣脫硝技術在煤粉鍋爐中被廣泛采用,流化床鍋爐因為飛灰含量高,受到催化劑選型因素的影響,在流化床鍋爐中應用較少,隨著催化劑制造工藝的不斷提升,在循環流化床鍋爐中也可以應用SCR技術控制NOX的排放?在循環流化床中,SCR反應器設置在省煤器出口和空氣預熱器入口之間,如圖2所示,在鍋爐整體布置設計時,需要保證SCR反應器入口煙氣溫度在300~420℃之間,為了滿足鍋爐滿足全負荷脫硝,必要時可對省煤器分級設計,即將省煤器分為兩級,SCR反應器入口設置一級省煤器,SCR反應器出口設置一級省煤器?SCR脫硝還原劑可以采用液氨,也可以采用尿素水解或熱解制氨,在SCR反應器入口煙道噴入反應器,噴入的NH3在催化劑的作用下與煙氣中的NOX反應,達到脫除NOX目的?


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循環流化床鍋爐SNCR與SCR相結合技術

在循環流化床鍋爐中,可以采用SNCR與SCR相結合的煙氣脫硝形式,既可得到更高的脫硝效率,還可以控制脫硝系統氨逃逸率?在旋風分離器入口煙道或出口煙道設置SNCR尿素溶液噴槍,在省煤器出口設置SCR反應器,如圖3所示,通過尿素溶液噴槍噴入尿素溶液,選擇合適的NSR,尿素溶液熱解生成的氨氣與煙氣中NOX反應后剩余的NH3,通過SCR反應器時,煙氣中的NOX和NH3在催化劑的作用下繼續反應,這樣可以夠控制反應器出口NH3逃逸率在3ppm以下?為了達到較高的煙氣脫硝效率,也可以在SCR入口設置獨立的噴系統,通過噴氨格柵將氨氣噴入SCR入口煙道,還原劑制備區可以與SNCR尿素溶液制備區公用,通過采用尿素溶液水解或熱解的工藝制備氨氣?


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結論

通過控制流化床鍋爐床溫,控制流化床鍋爐風量分配和過量空氣系數,改善鍋爐燃燒條件,同時采取輔助的脫硝設施,如SNCR?SCR?SNCR和SCR相結合等煙氣脫硝技術,能夠保證循環流化床鍋爐出口NOX排放值達到超低排放標準的要求?

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