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超临界燃煤机组的全负荷脱硝技术探析

北极星环保网来源:《电力设备》杨志军2017/3/11 9:24:34我要投稿
所属行业: 大气治理  关键词:脱硝技术 SCR 脱硝系统催化剂

北极星环保网讯:摘要:本文对某电厂锅炉的脱硝技术改造、燃烧调整进行了介绍和分析,以供参考。

关键词:超临界;燃煤机组;全负荷;脱硝技术

1设备概况

电厂3、4号锅炉为超临界燃煤、螺旋管圈直流锅炉,单炉膛、四角切圆燃烧,采用低NOx同轴燃烧系统(LNCFS)。配6层制粉系统及7层燃尽风(OFA)(5层分离燃尽风(SOFA)、2层紧凑燃尽风(CCOFA))。脱硝装置为高灰型选择性催化还原(SCR)工艺,催化剂层数按2+1模式布置,初装2层预留1层,结构为平板式。

2、NOx生成原理

煤燃烧过程中形成的NOx有3种:燃料型、热力型和快速型。其中快速型所占比例很小,可略去不计。热力型的NOx生成量与燃烧反应温度和氧浓度有关,是氮气在高温下直接氧化而成,高温高氧是其生成的主要原因。在温度足够高时,热力型NOx可占总量的20%左右。降低热力型生成量的措施有:避免炉膛局部高温;降低炉膛高温区的氧浓度;缩短烟气在高温区的停留时间。

燃料型的NOx在几个类型中份额较大,是NOx的主要来源,在挥发物燃烧及焦炭燃烧过程中均能产生这种现象,其生成量与火焰附近的氧浓度有关:在氧化气氛下,挥发分氮直接被氧化成NOx;在还原气氛下,挥发分氮可将部分已生产的NOx还原成N2。通常燃料型NOx占总量的60%~80%,而挥发分燃烧生成的NOx又占其中的60%~80%。挥发分的燃烧主要发生在煤粉燃烧初期,因此应在煤粉火焰核心区域营造一种还原气氛,即欠氧富燃区来减少NOx的生成。

3脱硝技术应用和优化

3.1低氮燃烧技术的应用

电厂3、4号锅炉采用低NOxLNCFS,其技术特点主要有:

a)强化着火煤粉喷嘴,能使火焰稳定在喷嘴出口一定距离内,使挥发分在富燃料的气氛下快速着火,保持火焰稳定,从而有效降低NOx的生成。煤粉喷嘴四周布置有周界风,将煤粉分级燃烧减少NOx的生成。

b)每相邻两层煤粉喷嘴之间有一层辅助风喷嘴,采用同心切圆燃烧方式(CFS),部分二次风气流在水平方向分级,在始燃阶段推迟了空气和煤粉的混合,NOx形成量少。

c)LNCFS通过在炉膛的不同高度布置CCO-FA和SOFA,将炉膛分成3个相对独立的部分:初始燃烧区、NOx还原区和燃料燃尽区。每个区域的过量空气系数由3个因素控制:总的OFA风量、CCOFA和SOFA风量的分配以及总的过量空气系数。这种改进的空气分级方法通过优化每个区域的过量空气系数,在有效降低NOx排放的同时能最大限度地提高燃烧效率。

3.2、全负荷SCR脱硝技术

3.2.1、SCR脱硝技术改造

根据最新环保政策和实际生产需求,电厂3、4号锅炉烟气脱硝系统采用龙净环保股份有限公司提供的SCR的烟气脱硝技术。3、4号锅炉的脱硝工程采用EP+C(设计供货由一家单位承包,施工由另一家单位承包)建设模式,采用高灰型SCR工艺,催化剂层数按2+1模式布置,即初装2层预留1层,在设计工况、处理100%烟气量、在布置2层催化剂条件下脱硝装置的脱硝效率均不小于80%。

SCR脱硝技术原理:从锅炉省煤器来的烟气经SCR装置入口补偿器、喷氨格栅、反应器入口补偿器,然后进入反应器内(无旁路烟道),还原剂(氨)在催化剂的作用下与烟气中的NOx反应生成无害的氮和水,从而去除烟气中的NOx,经处理后的烟气直接进入锅炉空预器内。

SCR脱硝系统催化剂的工作温度是在一定范围的,温度过高(超过450℃)时催化剂会加速老化;当温度在300℃左右时,在同一催化剂的作用下,会发生另一副反应,反应如下:2SO2+O2→2SO3;NH3+H2O+SO3→NH4HSO4。

即生成氨盐,该物质黏性大,易黏结在催化剂和锅炉尾部的受热面上,影响锅炉安全运行。因此,原则上在催化剂环境的烟气温度在305~425℃之间时方允许喷射氨气进行脱硝。为了提高脱硝投运率,电厂根据催化剂厂家提供的资料进行了相关允许喷氨温度进行修正,在SO2浓度低时对应喷氨温度也降低,最低为293℃。

全负荷脱硝

全负荷脱硝

延伸阅读:

燃煤机组SCR脱硝系统全负荷脱硝控制对策

SCR系统在机组低负荷条件下运行对策研究

邹县300MW级机组低负荷下脱硝系统运行技术研究与应用

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