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2 改造
该系统的初步设计是“煤粉锅炉采用低NOx燃烧器”和“炉后选择性催化还原法(SCR)”的混合工艺方案。在满足实际燃用煤种、锅炉最大工况(BMCR)的条件下,要求低氮燃烧器改造后的NOx质量浓度≤540mg/Nm3;SCR系统入口NOx质量浓度设计值为580mg/Nm3,还原剂采用液氨,烟气排放NOx质量浓度≤45mg/Nm3,脱硝效率≥90%。主要改造内容包括:对1#~7#锅炉中的5台锅炉实施低氮燃烧改造;在锅炉省煤器出口与空气预热器之间增加SCR反应器(共5套,每套催化剂按2+1层配置),配套建设液氨储存制备供应系统,并对锅炉钢结构实施改造;同时对锅炉燃烧器、除尘器及引风机等进行改造。
2.1低氮燃烧器
新型低NOx燃烧技术以炉内影响燃烧的两大关键过程(炉膛空间过程和煤粉燃烧过程)为重点关注对象,全面实施系统优化,达到防渣、燃尽、低NOx一体化的目的。首先将炉内大空间整体作为对象,通过炉内射流合理组合及喷口合理布置,炉膛内中心区形成具有较高温度、较高煤粉浓度和较高氧气区域,同时炉膛近壁区形成较低温度、较低CO和较低颗粒浓度的区域,使在空间尺度上中心区和近壁区特性差异化。在燃烧过程尺度上通过对一次风射流特殊组合,采用低NOx喷口或等离子体燃烧器,热烟气回流等技术,强化煤粉燃烧、燃尽及NOx火焰内还原,并使火焰走向可控,最终形成防渣、防腐、低NOx及高效稳燃多种功能的一体化燃烧技术。通过采用该技术使NOx的排放浓度降低50%~70%,实现煤粉锅炉改造后最终NOx质量浓度≤45mg/Nm3。
2.2SCR反应器
将温度低于500℃的烟气通过导流板通入带有还原剂及催化剂的垂直反应塔内,烟气中NOx与氨、尿素、碳氢化合物等还原剂在催化层中混合,在催化剂的作用下将NOx还原分解成N2和H2O。主要的化学反应为:
根据3#~7#机组锅炉场地的条件,除尘器进口烟道上方空间狭窄,SCR脱硝反应器布置在锅炉左侧或右侧空地上。因此1台锅炉装置1台SCR烟气脱硝系统,每套系统催化剂按2+1层设置,采用高灰型SCR布置方式。对于SCR系统的入口和出口烟道,使用新的钢结构来支撑锅炉钢架,在2个立柱之间设置非金属补偿器以进行相对隔离。SCR反应器选用蜂窝式钒钛钨催化剂,正常工况下催化剂化学寿命要求超过24000h,并且机械寿命要求在10年以上。反应器主要性能参数如表2所示。
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