【技术干货】CFB锅炉SNCR脱硝技术常见问题及对策-北极星大气网

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摘要：为降低火电燃煤机组烟气NO_x排放,介绍了循环流化床(CirculatingFluidizedbed,简称CFB)锅炉选择性非催化还原法(SelectiveNon-CatalyticReduction,简称SNCR)脱硝系统原理和方法,对该技术在CFB锅炉应用中存在的问题进行归纳,为该技术的推广应用提供支持。以国产330MWCFB锅炉的SNCR脱硝法为例,分析了该脱硝法的工艺特点,对工程应用中出现的脱硝效率偏低、氨水耗量大、氨逃逸浓度高等问题进行分析,提出改变喷枪布置位置、锅炉低氮燃烧优化、喷枪雾化效果优化等对策。工程应用表明,CFB锅炉SNCR脱硝技术成熟,脱硝效率完全满足环保要求。

0引言

我国是世界上主要的煤炭生产和消费国,NOx是煤炭燃烧产生的主要大气污染物之一,NOx对人体、动植物有损害作用,是形成酸雨、酸雾的主要原因之一,与碳氢化合物形成光化学烟雾;同时亦参与臭氧层的破坏。据国家统计局数据,2013年全国NOx排放总量已经达到2227万t,火电厂锅炉在燃烧过程中产生的NOx占大气中总排放量的35%~40%。可见火电燃煤产生的NOx对大气污染严重[1]。为应对环境问题,2011年9月中旬我国发布了新的《火电厂大气污染物排放标准》,严格控制火电厂燃煤污染物排放,其中在役CFB机组NOx排放低于200mg/m3(6%O2),新建CFB机组执行100mg/m3(6%O2)的标准[2]。目前,对火电燃煤机组烟气NOx排放控制技术主要有选择性催化还原法(SCR法)、选择性非催化还原法(SNCR法)和SCR+SNCR联合脱硝法。本文主要介绍SNCR法。SNCR脱硝法是一种不使用催化剂,在850~1150℃烟气中直接还原NO的工艺。SNCR法中将还原剂如氨气、氨水、尿素稀溶液等喷入炉膛温度为850~1150℃的区域,还原剂迅速热分解出NH3并与烟气中的NOx反应生成N2和H2O。在无催化剂作用下,氨或尿素等氨基还原剂可选择性地还原烟气中NO。该方法是以炉膛或尾部烟道为反应器,应用于CFB锅炉时通常以分离器入口水平烟道为反应器,并对反应条件有较高的要求[3-5]。

由于SNCR脱硝技术具有投资少、改造工程量小、运行维护成本低、容易联合其他脱硝技术同时使用等特点,因而在火电厂脱硝改造中得到了一定程度的应用。SNCR脱硝技术应用于煤粉炉时,受炉膛尺寸、反应温度条件、停留时间等因素影响,还原剂利用率低,SNCR的脱硝效率一般低于40%[6-7]。但是当SNCR脱硝技术应用于CFB锅炉时,由于该锅炉独特的燃烧方式和低NOx燃烧特性,可取得令人满意的效果,满足环保要求。实际工程应用也表明,当SNCR脱硝技术应用于CFB锅炉时,其脱硝效率可达到75%以上[8-10]。笔者以国内某330MWCFB锅炉SNCR实际应用工程为例,针对该系统常见的问题进行分析并提出解决方案。

1某330MWCFB锅炉脱硝系统介绍

国内某工程330MWCFB锅炉SNCR脱硝系统还原剂采用20%浓度氨水,该锅炉基本特点和脱硝系统特点简述如下。

1)锅炉特点及脱硝喷枪安装位置

该锅炉系国内首台具有完全自主知识产权的330MW级CFB锅炉,锅炉为“H”型结构,4个分离器布置于锅炉两侧,每个分离器带一个外置床;单汽包、自然循环,露天布置。锅炉设计燃用当地贫煤,低位发热量14.95MJ/kg,该锅炉于2014年安装了SNCR脱硝系统,脱硝系统喷枪布置于4个分离器入口水平烟道的位置,每个分离器布置6支喷枪,共计24支喷枪,锅炉总图及脱硝系统喷枪安装位置如图1所示。

2)330MWCFB锅炉SNCR脱硝系统流程

该脱硝系统主要设计参数为:锅炉原始NOx排放浓度以250mg/m3计算,氨氮比(NSR)按照1.5设计,还原剂耗量(20%浓度氨水耗量)设计值为900kg/h,设计脱硝效率70%,脱硝反应区温度850~950℃。

脱硝系统工艺流程如图2所示,脱硝系统主要由卸车系统、氨水储存供应系统、稀释混合计量系统及喷氨系统4个部分组成。还原剂从厂外采购进场,然后通过卸氨泵卸载进入氨水储存罐,由输送泵泵出,与稀释水泵送出的除盐水在线混合稀释并计量后,通过管道输送至炉前,通过喷氨系统喷入分离器入口烟道烟气中进行脱硝还原反应(喷枪设置雾化风和冷却风)。

延伸阅读：

循环流化床机组烟气脱硝控制系统改进

原标题：CFB锅炉SNCR脱硝技术常见问题及对策

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