燃用煤矸石循环流化床锅炉烟气脱硝方案研究

1.3 SCR脱硝技术

SCR(选择性催化还原)脱硝技术的原理是在催化剂(V2O5/TiO2)的作用下,在最佳的催化温度300~400℃之间,用还原剂氨(NH3)与NOX反应生成无害的N2和H2O,一般将SCR反应器置于省煤器后､空气预热器之前｡其主要反应式如下:

1.4 SCR-SNCR脱硝技术

SCR-SNCR混合脱硝技术是结合了SNCR法的经济性和SCR法的高效而发展起来的一种脱硝工艺,其流程是:先将还原剂喷入炉膛,在高温下还原剂与烟气中的NOX发生还原反应,初步脱硝后,未反应完全的还原剂进入设在省煤器与空预器之间的SCR反应器,在有催化剂参与的情况下进一步脱除NOX｡

以上各种脱硝技术特点的对比详见表1､表2｡

2、脱硝方案选择

对于燃煤矸石CFB锅炉脱硝技术的选择,不应采取一刀切的方式,而应结合不同地区､机组新旧程度以及煤质等因素采用不同的脱硝技术｡

2.1满足GB13223-2011标准的改造方案

要满足GB13223-2011的排放标准,老机组需将NOX的排放量降至200mg/m3以下｡现有的300MW燃煤矸石CFB锅炉NOX排放量一般在200mg/m3左右,只需选择合适的低氮燃烧方法进行改造,即可满足要求｡

对于NOX的排放量要求在100mg/m3以下的新建机组,以及通过低氮燃烧改造仍不能满足排放要求的老机组,可在低氮燃烧的基础上加装SNCR脱硝装置｡一般而言,CFB锅炉在旋风分离器处的温度为800~950℃,恰处于SNCR脱硝技术的最佳反应温度区间;此外,高温烟气在旋风分离器内形成强烈的涡流,将SNCR喷枪布置于旋风分离器进口烟道上,既能保证还原剂与烟气充分混合,又能保证有足够长的停留时间｡这种脱硝方式的效率可达60%以上｡

表3为某240t/h的CFB锅炉在采用燃料再燃+SNCR脱硝技术后NOX的排放浓度,其结果达到了GB13223-2011标准的限值要求,且对整个锅炉机组的影响较小｡

2.2满足超低排放标准的改造方案

若要满足超低排放要求,NOX的排放需低于50mg/m3,采用低氮燃烧+SNCR脱硝技术已经无法满足要求｡由前文分析,结合表2可知,SCR和SCR-SNCR脱硝技术均具有较高的脱硝效率｡如采用SCR脱硝技术,一方面催化剂容易中毒和磨耗,另一方面SO3含量的增加会对下游设备造成堵塞和腐蚀,影响系统连续运行｡

且SCR脱硝技术的催化剂用量大,占用空间较大,需要对空预器及引风机等进行改造,难度大､工期长､初投资和运行维护费用也较大｡因此单独采用SCR脱硝技术不适用于燃煤矸石的CFB锅炉｡而SCR-SNCR脱硝技术催化剂用量少,中毒和磨损带来的损失小,占用空间小,改造难度也减小,且氨逃逸量也较小,减轻了对下游设备的影响,既结合了SNCR和SCR的优点,又减少了SNCR和SCR的缺点｡

采用SCR-SNCR脱硝并结合低氮燃烧技术,脱硝效率可达90%以上,完全可以满足超低排放的要求｡同时在工程改造中可以预留一部分空间,当排放达不到规定标准时,可以直接在此加装催化剂,减小工程改造的难度与风险｡

3、结语

脱硝技术的改造可以遵循低氮燃烧→低氮燃烧+SNCR→低氮燃烧+SCR-SNCR的技术路线,当前一项不能满足排放标准时,在原有脱硝技术的基础上进行下一步的脱硝改造｡对燃煤矸石CFB锅炉脱硝改造提出以下建议:

(1)对于现有或新建的非敏感(只需满足GB13223-2011标准)地区的燃煤矸石CFB机组可采用低氮燃烧技术或低氮燃烧+SNCR脱硝技术｡

(2)对于敏感(需满足超低排放要求)地区的燃煤矸石CFB机组可采用低氮燃烧+SCR-SNCR混合脱硝技术｡

文献信息

陈建全,高彬彬,高建强.燃用煤矸石循环流化床锅炉烟气脱硝方案研究[J].浙江电力,2016,05:38-41.

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