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后超低排放时代的吹灰器选型浅议

北极星环保网来源:刘兆海 刘洪升2017/7/6 9:32:33我要投稿
所属行业: 大气治理  关键词:超低排放 脱硝工艺 吹灰器

北极星环保网讯:后超低排放时代,各种炉内脱硝对锅炉的运行工况造成了影响,积灰的颗粒大小、浓度、粘性都发生了变化,增加了吹灰难度。文章通过对工况改变的分析、吹灰设备的比对分析,提出用空气激波吹灰器解决当前工况积灰吹扫的方案,并用实际案例进行了阐释。

超低排放;空气激波吹灰器;脱硝;低氮燃烧;SNCR;SCR

一、前言

电站锅炉的受热面积灰对发电设备的经济运行、安全运行有着重要影响。在当前实施超低排放的大背景下,现行超低排放要求,在基准氧含量6%的条件下,烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10、35、50毫克/立方米。

一般来说烟尘和二氧化硫的脱除都在炉外进行(流化床锅炉有些保留了炉内脱硫工艺),对烟道中烟气的影响较小。而脱硝,无论是低氮燃烧,还是SNCR,SCR都是在锅炉本体进行的改造。

而这些改造对于锅炉受热面的积灰灰浓度,灰成分,灰颗粒大小,灰特性都有较大的影响,原有的吹灰设备的选型及设计方式,运行方式都应做出相应的调整和优化,方能满足当前的吹灰要求。本文重点就各种当前主流的脱硝工艺对烟气的影响进行分析,对当前主流的除灰工艺进行比较,在此基础上,提出更加优化的吹灰方案和技术。

二、当前主流的脱硝工艺及对烟气的影响。

(一)低氮燃烧

在这里主要针对循环流化床锅炉锅炉进行分析。流化床锅炉的低氮燃烧最基本的技术要求就是控制分级燃烧,低氧、低温。为了实现降低床温,提高炉膛上部温度,一般都采用改造旋风分离器的方式,提高分离效率。随着循环倍率的增加,灰的颗粒更细,颗粒间的作用力增大,粘性增加,尾部受热面的吹灰难度增大。

从工程实践来看,大部分优化了分离器的低氮燃烧改造项目,都发现不同程度的积灰严重,排烟温度升高。有些甚至因为过热器积灰影响了主汽温度(在分离器出口斜烟道布置受热面的尤甚)。

(二)选择性非催化还原(ivenon-catalyticreduction简称SNCR)

SNCR是指无催化剂的作用下,在适合脱硝反应的“温度窗口”内喷入还原剂将烟气中的氮氧化物还原为无害的氮气和水。该技术一般采用炉内喷氨、尿素或氢氨酸作为还原剂还原NOx。还原剂只和烟气中的NOx反应,一般不与氧反应,该技术不采用催化剂,所以这种方法被称为选择性非催化还原法(SNCR)。由于该工艺不用催化剂,因此必须在高温区加入还原剂。还原剂喷入炉膛温度为850~1100℃的区域,迅速热分解成NH3,与烟气中的NOx反应生成N2和水。

对于循环流化床锅炉来说,一般是选在炉膛上部或者水平烟道部位作为喷氨位置,这样在喷氨点以后,烟气中水分增加,一方面引起积灰的增加,另一方面改变了灰的特性,灰的粘性更大,吹灰难度也增加了。

(三)选择性催化还原技术(SelectiveCatalyticReduction,简称SCR)

SCR是目前国际上应用最为广泛的烟气脱硝技术,它没有副产物,不形成二次污染,装置结构简单,并且脱除效率高(可达90%以上),运行可靠,便于维护等优点。SCR技术原理为:在催化剂作用下,向温度约280~420℃的烟气中喷入氨,将NOX还原成N2和H2O,从而达到脱除氮氧化物效果的烟气净化技术。

燃煤锅炉炉膛内烟气中的SO2约有0.5%~1.0%被氧化成SO3。加装SCR系统后,催化剂在把NOx还原成N2的同时,将约1.0%的SO2氧化SO3。SCR反应器出口烟气中存在的未反应的逃逸氨(NH3)、SO3及水蒸气反应生成硫酸氢氨或硫酸氨:

NH3+SO3+H2O→NH4HSO4

2NH3+SO3+H2O→(NH4)2SO4

当烟气中的NH3含量远高于SO3浓度时,主要生成干燥的粉末状硫酸氨(AS),不会对空气预热器产生粘附结垢。当烟气中的SO3浓度高于逃逸氨浓度时,主要生成硫酸氢氨(ABS),在150-220°C温度区间,ABS是一种高粘性液态物质,易冷凝沉积在空预器管道(或换热元件)上,造成对空气预热器换热元件的堵塞和腐蚀。

综上所看,无论哪种脱硝方式,都是增加烟道积灰量和改变积灰粘性,增大吹灰难度的。所以在后超低排放时代对吹灰器的选型宜根据实际情况做选型优化和改进,以满足当前工况的清灰要求,保证锅炉的总计经济性和安全性。

660MW机组锅炉蒸汽吹灰系统汽源优化

吹灰器在脱硝系统调试中的问题及处理建议

声波吹灰技术在SCR脱硝中的应用研究

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