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低氮燃烧加SNCR脱硝技术改造在神木公司的应用

北极星环保网来源:《山东工业技术》作者:刘晓云2017/6/27 15:59:46我要投稿
所属行业: 大气治理  关键词:脱硝技术 SNCR 脱硝工艺

北极星环保网讯:摘要:根据NOx生成原理及控制技术,拟定了低氮燃烧加SNCR脱硝工艺路线。并结合某神木公司410t/h高温高压煤粉锅炉脱硝项目,分析了具体工艺流程和技术特点,并根据投运效果证明该路线的可行性。

 脱硝技术

关键词:低氮燃烧;SNCR;脱硝;锅炉

神木发电有限公司共装有2台110MW燃煤汽轮机发电机组,所安装锅炉为北京巴威公司生产的B&WB-410/9.81-M型高压锅炉,燃煤按神府煤种设计,属于优质烟煤,灰含量只有11%,实际燃煤为神木烟煤,四角切圆布置直流煤粉燃烧器,空气预热器为管式空预器,分为上中下级布置,省煤器分为上下级并且与上下级空气预热器交错布置在尾部竖井烟道内部;

制粉系统采用中间储仓式、乏气送粉制粉系统;锅炉布置为单锅简,集中下降管,固态排渣、自然循环煤粉锅炉;除尘方式电除尘;脱硫方式为两炉一塔循环流化床干法脱硫系统。目前两台机组出口烟气SO2排放浓度≤100mg/Nm3,烟气含尘量浓度≤30mg/Nm3,NOx排放浓度为800~900mg/Nm3。

为遵从国家环保政策的要求,满足日益严格的环保排放标准,进一步减少NOx排放总量,坚持科学发展观,实现可持续发展战略,更好地为集团公司的发展和神木县环境保护和生态城市建设贡献力量,拟为中电国华神木发电有限公司2×110MW燃煤机组配置脱硝装置。

1锅炉NOx生成与控制

1.1 NOx生成

燃煤锅炉排放的NOx主要由NO、NO2及微量N2O组成,其中NO含量超过90%,NO2约占5~10%,N2O量只有1%左右。理论上NOx的生成有三条途径,即:热力型、燃料型与瞬态型。其中,燃料型NOx所占比例最大。

1.2 NOx控制

燃煤锅炉的NOx控制主要分为炉内低NOx燃烧技术和炉后烟气脱硝技术两类,其控制机理主要为炉内低NOx燃烧技术主要通过控制当地的燃烧气氛,利用欠氧燃烧生成的HCN与NH3等中间产物来抑制与还原已经生成的NOx。对于炉膛出口烟气中的NOx,可在合适的温度条件或催化剂作用下,通过往烟气中喷射氨基还原剂,将NOx还原成无害的N2和H2O。

经过多年研究与发展,燃煤锅炉的NOx控制技术已日趋成熟,国内外广泛采用的NOx控制技术主要有:低NOx燃烧器、空气分级、燃料分级、燃料再燃、选择性催化还原SCR、选择性非催化还原SNCR、SNCR/SCR混合法等。根据NOx控制要求不同,这些技术既可以单独使用也可以组合使用。神木发电公司的两台燃煤锅炉均采用直流燃烧器,因此低NOx燃烧器的技术分析只针对直流燃烧器。

(1)低NOx燃烧器NOx燃烧器采用特定机构将煤粉浓缩分离,在燃烧初期形成局部的煤粉浓淡偏差燃烧来控制NOx生成。低NOx燃烧器的脱硝效率约为20~40%。

(2)炉内空气分级煤粉燃尽前,在低NOx燃烧器的火焰下游维持一定程度的还原性气氛,是进一步控制炉内NOx生成的一个重要措施。常规手段是改变传统集中送风的方式,将部分助燃空气从主燃烧器区域分离出来,通过燃烧器上方的喷口送入炉内,在炉膛高度方向形成空气分级(SOFA)燃烧的模式。分级风主要用于后期的煤粉与CO燃尽。

分级风主要有紧凑型、单级分离型及多级分离混合型等三种。空气分级与低NOx燃烧器相配合,可降低NOx排放约40~60%。空气分级程度及分级风喷口与主燃烧器区域的距离,决定了燃烧器区域的还原性气氛程度及煤粉在欠氧条件下的停留时间,从而影响到NOx的生成浓度。

为改善早期低NOx燃烧系统所存在的煤粉燃尽程度低、水冷壁结渣及高温烟气腐蚀等缺陷,现代低NOx燃烧系统采取边界风、侧壁风、二次风大偏斜及浓淡偏差燃烧等措施,在燃烧器喷嘴附近或炉膛中央营造欠氧燃烧环境,并使水冷壁处于氧化气氛,提高煤粉初期的燃烧速度。此外,利用新型燃尽风喷口结构,强化分级风的穿透能力,提高分级风与烟气的混合程度,改善煤粉与CO的后期燃尽。

(3)燃料再燃炉内空气分级使煤粉燃烧初期处于欠氧环境,在一定程度上会延迟燃烧。为在控制NOx生成的同时,还不降低煤粉燃尽。再燃技术将高效低NOx燃烧器、燃料再燃及空气分级等技术结合在一起,利用再燃过程的中间产物还原已经生成的NOx,在炉膛内形成主燃区、再燃区和燃尽区。约80~85%的一次燃料喷入主燃区,在氧化气氛(α=1.1~1.15)下剧烈燃烧;

约15~20%的二次燃料(天然气、油或高挥发分的超细煤粉)于再燃区喷入炉膛,在强还原气氛(α=0.7~0.9)条件下,二次燃料燃烧产生大量碳氢原子团(HCN),将来自主燃烧器区域的NOx还原成N2;剩余二次风由OFA喷口送入燃尽区,富氧(α=1.15)燃烧未燃烬碳与CO。

再燃技术在控制NOx排放的同时,兼顾燃尽、结渣与腐蚀等锅炉性能,是目前最先进的低NOx燃烧技术,NOx降低率约为50~70%。该技术的NOx控制能力与炉膛沿程上的氧量控制密切相关,对锅炉的运行操作方式及控制精度要求非常高。

延伸阅读:

燃煤锅炉低氮燃烧稳定性试验研究

低氮燃烧器改造后出现的问题分析及治理对策

SNCR脱硝技术你真的了解吗?5个典型案例为你解答

低氮燃烧技术+SNCR在循环流化床燃煤锅炉上的应用

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