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不同脱硝喷枪在CFB锅炉SNCR工程中的应用

北极星环保网来源:热电行业2017/1/4 11:46:59我要投稿
所属行业: 大气治理  关键词:SNCR 脱硝技术 脱硝改造

北极星环保网讯:根据“十二五”发展规划要求,加快循环流化床锅炉氮氧化物控制与削减技术应用与推广,积极推进烟气脱硝工程建设已迫在眉睫。循环流化床锅炉可选用SNCR、SCR、SNCR-SCR脱硝技术,其中采用SNCR技术有其得天独厚的优势:循环流化床锅炉NOx初始排放浓度较低;锅炉工作温度满足SNCR的反应温度窗口要求;并且旋风分离器中的烟气流速高达15~25m/s,可与喷入的氨进行较好的混合并具备较长的停留时间。

以上优势使得SNCR脱除氮氧化物的效率突破了传统的认识,即不再局限于50%以内的脱硝效率。福斯特惠勒已对国内外20余台循环流化床锅炉进行了SNCR改造,通过在分离器中喷入适量的氨,可实现高达50%~70%的脱硝效率,其中美国JEA电厂的2台300MW机组SNCR脱硝改造NOx的排放值降至<74mg/Nm3。

SNCR脱硝技术是一种经济有效的氮氧化物(NOx)控制技术,但在实际应用中NOx的脱除效率远低于理论上及实验室可以达到的效率(>80%),且存在未反应完全的NH3,存在逃逸。这主要由于SNCR反应过程中,反应温度、反应时间、氨氮比、混合程度等因素影响SNCR脱硝效率。

SNCR喷枪作为最主要的脱硝设备,其性能直接影响脱硝效率:喷枪必须在合适的温度下使还原剂溶液快速蒸发,并使还原剂分布均匀、满足反应时间需求。因此,循环流化床锅炉SNCR工程中对喷枪参数有严格的要求。本研究通过理论数值模拟计算与实际工程实验相结合的方式,对不同雾化粒径喷枪在CFB锅炉中的使用性能展开研究。

1、实验研究

以广东某纸厂的CFB锅炉为研究对象,该锅炉为济南锅炉集团有限公司生产的YG-75/3.82-MI型循环流化床锅炉,锅炉额定蒸发量75t/h,设计烟气量105000Nm3/h,分离器入口设计温度800~900℃。

1.1物理模型

本锅炉燃烧系统由炉膛、旋风分离器和返料器组成。预热后一次风由锅炉底部的水冷布风板均匀进入炉膛,燃煤和石灰石经炉前螺旋给煤机送入燃烧室。二次风约占总空气量的50%,分3层21个喷口布置,炉温控制在800~900℃。含灰烟气分成2股进入分离器,分离器顶部出口烟气经过热器进入尾部烟道。基于锅炉设计资料,建立了工程锅炉的物理模型,具体的锅炉结构见图1。

本次脱硝改造为技改工程,现场条件对新增设备的限制较大。根据锅炉实际烟气温度分布情况,结合工程实施经验,考虑在每个旋风分离器进口烟道布置3支喷枪,单台锅炉共配置6支喷枪。

1.2、数学模型

根据锅炉实际实时监控数据,循环流化床锅炉在不同负荷下,对应的分离器内部温度在834~967℃范围内,满足SNCR的反应窗口要求。因此,本研究主要通过数值模拟分析分离器入口处的混合效果,并以混合效果表征SNCR反应是否完全。

研究中以非预混PDF模型进行煤粉模拟燃烧,用以仿真锅炉内部燃烧及温度分布状况;同时考虑到锅炉内复杂的气相流动,以标准k-ε模型模拟湍流运动;针对于喷枪雾化及还原剂分布模拟,选用离

散相模型(discretephasemodel,DPM)跟踪计算还原剂雾化颗粒。

脱硝技术

延伸阅读:

CFB锅炉低氮燃烧与SNCR联合脱硝技术

SNCR的喷雾与混合过程及其对脱硝效率的影响研究

CFB锅炉SNCR脱硝技术常见问题及解决方案

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