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低氮燃烧与SCR脱硝技术相结合的改造

北极星环保网来源:山东工业技术 安建军2018/4/3 10:15:02我要投稿
所属行业: 大气治理  关键词:脱硝技术 SCR SCR脱硝

北极星环保网讯:本文简单介绍了低氮燃烧与SCR脱硝技术相结合的改造方案,阐述了改造之后的安全问题,针对这些问题展开深入的研究分析,结合本次研究,发表了一些自己的建议看法,希望可以提高低氮燃烧与SCR脱硝技术相结合的改造有效性,维持安全、稳定生产。

氮氧化物属于燃煤电厂排放的一种主要污染物,随着当前环境为题的日益加剧,为了更好地满足社会经济可持续发展需要,燃煤电厂必须要采取相应的措施降低氮氧化物排放量,保证其处于允许范围。

当前燃煤锅炉所采取的控制措施主要集中在两个方面,一方面是针对燃烧过程中氮氧化物的生成展开控制,比如说低氮燃烧器,另一方面是针对生成的氮氧化物采取相应的处理措施,比如说SCR脱硝技术等,单一措施的应用污染控制效果不是十分理想,两者联合在一起,可以取得非常好的应用效果,本文就此展开了研究分析。

1改造方案

首先,对锅炉二次风喷口的二次风重新分配,利用锅炉内风道和分级,从空预器出口处抽出月30%的二次风,经旋转对冲燃烬风喷口进入炉内,在强烈旋转对冲下,充分燃烧因为缺氧燃烧所产生的气相燃烧物质,通过这种方式,可以实现对燃烧初期热力氮和燃料氮生成的有效控制,将氮氧化物还原为无害产物,实现低氮燃烧。另外,在锅炉省煤器以及空预器间布置SCR反应器,经过催化剂模块之后,氮氧化物会被还原为无害产物,实现对氮氧化物的高效处理。

(1)低氮燃烧改造。这方面的改造主要是在煤燃烧过程中,通过对燃烧环境的调整,实现对煤燃烧过程中氮氧化物生成量的有效控制。在实际的改造过程中,可以在锅炉燃烧器上方等位置增加燃烬风设备,减少主燃烧区域空气量,将过量空气系数控制在1以下。采取低氮燃烧改进措施,不仅能够实现对氮氧化物的生成量的有效控制,同时还能降低炉膛内燃烧最高温度,降低热力型氮氧化物的生成量。

(2)SCR脱硝系统改造。SCR技术的应用,将氨气从反应器入口烟道喷入,与烟气充分混合进入反应器,反应器中有大量催化剂,会发生氧化还原反应,实现对氮氧化物的分解。烟气中氮氧化物中,一氧化氮占95%,二氧化氮占5%,氨气与空气充分混合后整流流入SCR反应器,生成氮气和水等产物。应用SCR脱硝工艺,单个炉内存在两个反应器,SCR系统处理省煤器出口烟气后最终进入脱硫系统。脱硝反应器在空预器和省煤器间布置,在金属构架平台安装,可以提高钢板托起效果。反应器方面载荷分布均匀,借助滑动轴承垫等向支撑结构传递。

2低氮燃烧与SCR脱硝技术改造后在锅炉安全运行方面的影响

(1)在锅炉钢架方面的影响。锅炉在最初设计阶段,并未考虑到脱硝系统的加装,锅炉钢架不一定能承受脱硝装置荷载,在确定脱硝系统之后,需要结合荷载分布图重新核算锅炉钢架和基础性能。

(2)在空预器方面的影响。首先,烟气中三氧化硫转化率增大,烟气三氧化硫含量增高,酸露点温度升高,酸腐蚀以及堵灰现象更为严重;再次,SCR脱硝系统中,三氧化硫、氨气以及水蒸气在高温作用下会产生硫酸氢铵,该物质中度酸性,粘性大,容易粘附与空预器元件表面,加剧腐蚀,另外该物质还会堵塞在低温度,导致空预器阻力受到影响,必须要保证空预器有足够的清系能力;最后,对比加装脱硝系统前,因为增加有SCR装置,整个烟道系统会承受较高阻力,空气与烟气在空预器中会出现一定的压差,容易增大漏风可能。

(3)在引风机方面的影响。安装脱硝装置后,整个烟道会增加约1000Pa阻力,另外,低氮燃烧器在改造过程中也会进一步增大烟道中烟气阻力,因此,需要考虑对引风机增容。

(4)在锅炉飞灰方面的影响。脱硝过程是一个化学反应过程,氮氧化物在催化剂作用下与氨气生成氮气跟水,氮气本身不会影响到飞灰,但是生成水后,烟气中的含水率会有一定的增大。氨气存在有逃逸现象,会一定程度上影响到飞灰,部分氨气吸附于灰粒,灰粒表现为弱碱性,容易腐蚀铜、锌等金属,因此,长期接触飞灰部位尽量避免选择这类金属。

3低氮燃烧与SCR脱硝技术改造后安全措施

(1)改造吹灰器以及空预器。SCR脱硝系统投入运行后,为了实现对冷端换热元件堵灰问题的有效解决,选择双介质吹灰器替代之前的冷端吹灰器,改造之后,不仅能够将换热元件的积灰和氧化皮及时清理,同时还能将积聚的可燃物清理干净,降低火灾隐患。在改造空预器转子隔仓后,换热器元件变为双层布置。

(2)改造电除尘器以及引风机。在电除尘器改造方面,之前使用的是双室三电场静电除尘器,不能满足锅炉改造之后的运行需要,在改造之后,原三电场后增加移动电极电场,升高原电场高度,增加总集尘面积。新增第四电场,应用移动电极技术,形成3+1除尘方式,加高原有三电场,重新标定和调整除尘器气流分布。

在引风机改造方面,因为整个烟道阻力升高,再综合考虑除尘器改造等之后,引风机展开增容改造,改造之后的引风机发电功率2500kW,能够满足实际需要。

(3)锅炉燃烧运行调节优化。调节燃料量以及一次風量,低负荷运行状态下,磨煤机通风量控制在(40-45t/h),磨煤机停运后关闭一次风挡板,降低炉内一次风量,实现对氮氧化物生成量的控制,高负荷运行状态下,保证磨煤机通风量,避免有满煤等情况出现。另外,调节送风量和燃烧器,保证炉内送入风量与燃料量相适应。

4结束语

为了更好地满足实际生产需要,降低氮氧化物排放量,应用低氮燃烧与SCR脱硝技术相结合的策略,提高氮氧化物控制有效性。但是低氮燃烧与SCR脱硝技术相结合之后,会暴露出一些安全问题,结合实际问题,采取针对性的解决策略,维持运行安全稳定性。

延伸阅读:

低氮燃烧器的原理是什么?

超低排放形势下燃煤电厂低氮燃烧运行及优化调整方案

安阳电厂燃煤锅炉低氮燃烧器改造浅谈

低氮燃烧器改造后出现的问题分析及治理对策

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