H型省煤器在循環(huán)流化床鍋爐脫硝中的應(yīng)用.doc

H型省煤器在循環(huán)流化床鍋爐脫硝中的應(yīng)用摘 要: 本文分析了目前我國(guó)循環(huán)流化床鍋爐煙氣脫硝的排放要求，提出了幾種脫硝工藝并進(jìn)行比較分析。對(duì)于循環(huán)流化床鍋爐煙氣脫硝選用SNCR/SCR混合法較合理，為了布置SCR反應(yīng)器，優(yōu)先選擇把原光管或螺旋鰭片省煤器改為H型鰭片省煤器，在高、低溫段省煤器之間可拉出5米左右空間布置反應(yīng)器。在設(shè)計(jì)煤種、BMCR工況下，反應(yīng)器進(jìn)口煙溫設(shè)計(jì)為370左右。該脫硝改造方案既能滿足脫硝排放要求，又能在不影響鍋爐性能的基礎(chǔ)上減少初投資并縮短改造周期，該改造方案具有很好的推廣價(jià)值。關(guān)鍵詞: 循環(huán)流化床鍋爐;煙氣脫硝;H型省煤器1 前言近年來(lái)，隨著我國(guó)火電裝機(jī)容量的增長(zhǎng)，NOx排放量逐年增加，NOx已成為目前我國(guó)主要大氣污染物之一。2011年7月，國(guó)家環(huán)境保護(hù)部等聯(lián)合印發(fā)了火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB13223-2011)，根據(jù)新標(biāo)準(zhǔn)要求，從2012年1月1日開始，所有新建火電機(jī)組氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)為100mg/Nm3;從2014年7月1日開始，現(xiàn)有火電機(jī)組氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)為100 mg/Nm3(采用W型火焰爐膛、現(xiàn)有循環(huán)流化床、以及2003年12月31日前建成投產(chǎn)或通過(guò)項(xiàng)目環(huán)境影響報(bào)告書審批的火力發(fā)電鍋爐執(zhí)行200 mg/Nm3標(biāo)準(zhǔn))。 重點(diǎn)區(qū)域火電機(jī)組的氮氧化物污染物排放標(biāo)準(zhǔn)則統(tǒng)一為100 mg/Nm3。2 循環(huán)流化床鍋爐脫硝工藝目前，循環(huán)流化床鍋爐NOx原始排放最大能達(dá)到350400mg/Nm3(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，干基，6%含氧量)，要滿足NOx排放濃度不超過(guò)100mg/Nm3，脫硝效率必須大于72%。如單純采用SCR法，鍋爐脫硝改造時(shí)要在尾部增加兩跨，一跨布置上升煙道，一跨布置SCR反應(yīng)器，在上升煙道上安裝AIG噴氨格柵，純SCR法對(duì)鍋爐空間有一定要求，投資大，改造周期長(zhǎng)，業(yè)主較難接受。而單純采用SNCR法脫硝，對(duì)于煤粉爐脫硝效率一般在1540%之間，對(duì)于循環(huán)流化床鍋爐脫硝效率則要高些，但最高也只能在60%左右，不能滿足脫硝排放要求，本文推薦以下兩種脫硝方案。2.1 低氮燃燒改造+SNCR脫硝如果不能降低NOx原始排放，單純采用SNCR法脫硝則不能滿足NOx達(dá)標(biāo)排放，可考慮先進(jìn)行循環(huán)流化床鍋爐低氮燃燒改造，使NOx原始排放濃度降到200mg/Nm3左右，再通過(guò)SNCR脫硝，使NOx達(dá)標(biāo)排放。對(duì)循環(huán)流化床低氮燃燒改造主要可采取以下措施：1) 鍋爐經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，高溫分離器的分離效率會(huì)有所下降，床溫偏高，造成NOx排放偏高，在運(yùn)行鍋爐要檢查一下分離器，需要的話進(jìn)行修復(fù)以提高其分離效率。對(duì)于新建鍋爐，設(shè)計(jì)時(shí)要盡可能提高分離器的分離效率。2) 調(diào)整鍋爐一、二次風(fēng)量配比。適當(dāng)加大二次風(fēng)量，必要時(shí)可考慮增加一臺(tái)二次風(fēng)機(jī)，與原二次風(fēng)機(jī)并聯(lián)使用。3) 二次風(fēng)管重新布置，前、后墻二次風(fēng)管考慮多層布置，對(duì)布置標(biāo)高及二次風(fēng)管口徑進(jìn)行改造，視情況二次風(fēng)環(huán)形風(fēng)箱尺寸可適當(dāng)放大，以降低二次風(fēng)阻力。4) 根據(jù)密相區(qū)床溫，可考慮飛灰再循環(huán)。5) 根據(jù)脫硝要求和鍋爐負(fù)荷情況，必要時(shí)可增加水冷屏和汽冷屏，適當(dāng)降低爐膛溫度。以上循環(huán)流化床鍋爐脫硝改造費(fèi)用相對(duì)較低，但需要注意的是，低氮燃燒改造后會(huì)對(duì)鍋爐燃燒效率、熱效率有一定影響，因此該方案存在技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。2.2 SNCR/SCR混合法脫硝鍋爐不進(jìn)行低氮燃燒改造，使燃料燃燒完全，保證鍋爐燃燒效率和熱效率不降低的基礎(chǔ)上，通過(guò)SNCR/SCR混合法，滿足72%左右的脫硝效率要求。2.2.1 工藝方案本方案采用SNCR/SCR混合法脫硝，還原劑用氨水或尿素溶液，通過(guò)噴槍把還原劑從分離器入口處噴入，SNCR脫硝未反應(yīng)的氨進(jìn)入SCR反應(yīng)器，在高溫省煤器與低溫省煤器之間布置一層V2O5-WO3/TiO2蜂窩式催化劑，或催化劑“1+1”布置(初裝一層，預(yù)留一層)。在設(shè)計(jì)煤種、BMCR工況下，反應(yīng)器進(jìn)口煙溫設(shè)計(jì)為370左右，從而滿足在不同鍋爐負(fù)荷下SCR反應(yīng)所要求的320 400溫度范圍。由于還原劑從分離器入口噴入，在分離器內(nèi)氨能和煙氣充分混和，并保證脫硝所需要的反應(yīng)時(shí)間，這樣，SNCR脫硝效率可設(shè)計(jì)為55%左右，SCR脫硝效率可設(shè)計(jì)為40%左右，從而保證鍋爐總脫硝效率大于72%。2.2.2 系統(tǒng)組成SNCR/SCR系統(tǒng)分成三部分：氨水存儲(chǔ)及供應(yīng)系統(tǒng)、SNCR脫硝和SCR脫硝等三個(gè)部分。氨水存儲(chǔ)及供應(yīng)系統(tǒng)包括：氨水儲(chǔ)罐、循環(huán)給料裝置和控制系統(tǒng)等;SNCR脫硝系統(tǒng)包括：控制計(jì)量裝置、獨(dú)立分配裝置、固定式噴射裝置和控制系統(tǒng)等;SCR脫硝系統(tǒng)包括：SCR反應(yīng)器、催化劑、吹灰器和控制系統(tǒng)等。2.2.3 SNCR/SCR混合法脫硝優(yōu)點(diǎn)一、 SNCR/SCR混合法脫硝工藝優(yōu)點(diǎn)主要有：一、 脫硝效率可達(dá)到60%80%，確保NOx達(dá)標(biāo)排放。二、 脫硝系統(tǒng)運(yùn)行靈活，調(diào)整余地大。三、 投資省，改造周期短。四、 占地面積小。五、 對(duì)鍋爐運(yùn)行影響較小。六、 運(yùn)行維護(hù)方便。2.2.4 鍋爐主要改造內(nèi)容1.SNCR/SCR混合法脫硝需要對(duì)鍋爐進(jìn)行以下改造：2.SNCR脫硝需要在分離器進(jìn)口附近安裝噴槍預(yù)埋管。3.把原光管或螺旋鰭片省煤器改造為H型鰭片省煤器，在高溫省煤器和低溫省煤器之間留出合適的空間，安裝一層SCR催化劑，或催化劑“1+1”布置，并在催化劑上方安裝吹灰器，省煤器改造需增加中間集箱。4.SCR法脫硝易產(chǎn)生部分硫酸氫銨，會(huì)對(duì)低溫空預(yù)器造成局部腐蝕，下級(jí)空氣預(yù)熱器末級(jí)需采用鍍搪瓷管。2.2.5 H型鰭片省煤器的應(yīng)用H型鰭片管結(jié)構(gòu)見圖1所示， H型鰭片管是把兩片中間有圓弧的鋼片對(duì)稱地與光管焊接在一起形成鰭片，正面形狀象字母“H”，故稱為H型鰭片管。H型鰭片管的兩個(gè)鰭片為矩形，近似正方形，其邊長(zhǎng)約為光管的2倍，屬擴(kuò)展受熱面。H型鰭片管制造工藝采用閃光電阻焊工藝方法，焊接后焊縫熔合度高，焊縫抗拉強(qiáng)度大，具有良好的熱傳導(dǎo)性能。H型鰭片管還可制造成雙管“雙H”型鰭片管，其結(jié)構(gòu)具有更好的剛性，可以應(yīng)用于管排較長(zhǎng)的場(chǎng)合，雙H型鰭片管結(jié)構(gòu)見圖2所示1,2。圖1 H型鰭片管結(jié)構(gòu)示意圖圖2 雙H型鰭片管結(jié)構(gòu)示意圖光管或螺旋鰭片省煤器改造為H型鰭片省煤器具有很大的優(yōu)勢(shì)如下3,4：1) 能有效解決省煤器磨損和積灰問(wèn)題。2) H型鰭片省煤器結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕。3) 減小煙氣側(cè)阻力，降低引風(fēng)機(jī)運(yùn)行成本。3 應(yīng)用案例某工程670t/h循環(huán)流化床鍋爐進(jìn)行SNCR/SCR混合法煙氣脫硝改造，燃用設(shè)計(jì)煤種、BMCR工況下NOx(以NO2計(jì))濃度為350mg/Nm3左右(6%O2，干基)，處理BMCR工況100%煙氣量條件下，經(jīng)脫硝裝置將NOx濃度降低到100mg/Nm3以下(6%O2，干基)，脫硝效率大于72%，還原劑為20%濃度氨水。為了安裝SCR反應(yīng)器，對(duì)尾部受熱面進(jìn)行改造，把原螺旋鰭片管省煤器改造為H型鰭片省煤器。省煤器改為高、低溫段布置，高、低溫段省煤器拉5米以上距離，布置SCR反應(yīng)器，反應(yīng)器內(nèi)布置1層催化劑。在設(shè)計(jì)煤種、BMCR工況下，SCR反應(yīng)器進(jìn)口煙氣溫度為368。省煤器改造后在滿足脫硝要求的同時(shí)，不影響鍋爐整體性能5,6。原螺旋鰭片省煤器結(jié)構(gòu)圖如圖3所示，改造為H型鰭片省煤器結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。原有的進(jìn)口、出口集箱位置不變，這樣，省煤器進(jìn)、出水管道可不作改動(dòng)，減少脫硝改造的工作量。兩級(jí)省煤器之間的凈空為5340mm;設(shè)計(jì)時(shí)選取的煙氣流速考慮了防止磨損和堵灰因素。該工程脫硝改造時(shí)，末級(jí)空氣預(yù)熱器改為鍍塘瓷管。因SCR反應(yīng)器(包括催化劑)荷載的增加，設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)土建基礎(chǔ)、鋼支架進(jìn)行了校核計(jì)算，能夠滿足增加載荷的要求，不需要對(duì)下部鋼支架進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理。另外，脫硝系統(tǒng)改造增加了260Pa左右的阻力，引風(fēng)機(jī)也能滿足要求。圖3 原螺旋鰭片省煤器結(jié)構(gòu)示意圖圖4 改造為H型鰭片省煤器結(jié)構(gòu)示意圖4 結(jié)論SNCR/SCR混合法脫硝能滿足循環(huán)流化床鍋爐NOx