一种循环流化床锅炉脱硝装置.pdf
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1、中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期:2023 年 12 月 21 日 作者简介:李佩佩(1985),女,汉族,山东枣庄人,中级工程师,大学本科,研究方向为为化工工艺及环保治理。-100-一种循环流化床锅炉脱硝装置 李佩佩 淄博齐翔腾达化工股份有限公司,山东 淄博 255400 摘要:摘要:循环流化床锅炉在实际运行使用过程中存在脱硝效率低,不能够使锅炉烟气中的 NOX 排放浓度达到超低排放标准的问题。以此为基础,提出一种实现循环流化床锅炉脱硝、低氧补燃的方法,不仅可以提高锅炉脱硝效率,使锅炉全部烟气得到脱硝系统的净化处理,降低锅炉烟气中的 NOX 污染物排放浓度。鉴于此,本文主要探讨循环流化
2、床锅炉脱硝相关技术,可供业内相关人士参考。关键词:关键词:循环流化床;脱硝效率;低氧补燃;净化处理 中图分类号:中图分类号:X77 0 引言 循环流化床锅炉技术是近十几年来迅速发展的一种高效低污染清洁燃煤锅炉,作为洁净煤技术的重要代表,因其可以实现炉内燃烧过程中的直接脱硫,同时由于其低温分段燃烧(900左右)的特点,可以有效抑制氮氧化物的排放,在工业生产性企业中应用较多,但是在实际运行使用过程中部分锅炉存在SNCR脱硝效率低,不能够使锅炉烟气中的 NOX 排放浓度达到超低排放标准的问题,为满足实际要求,积极落实好技术要点,对今后烟气中 NOX 超低排放有积极意义。1 现有循环流化床锅炉低氮燃烧
3、改造特点及其脱硝工艺 1.1 改造特点 目前循环流化床锅炉低氮燃烧改造的方法有很多,比如采用旋风分离器提高分离效率改造,燃煤破碎机低颗粒度改造,还有布风板改造、二次风改造、返料器改造、使用飞灰复燃系统等,都取得了一定的效果,以上改造方法的目的都是提高循环流化床的循环倍率,使炉内的物料浓度和其传热效率增强,降低循环流化床锅炉的密相区燃烧温度,提高炉膛上部的温度,减少炉膛上、下部的温差,使锅炉的燃烧区域后移,减少锅炉总的用风量,降低过量空气系数,达到抑制 NOX生成的目的1。通过以上改造使锅炉的燃烧区域可以持续到旋风分离器中心筒的入口甚至是出口部位。通过试验发现经过低氮燃烧改造后的锅炉SNCR脱硝
4、效率明显出现降低,分析其主要原因是锅炉的燃烧区域后移造成的,传统的循环流化床锅炉的 SNCR 还原剂喷射位置布置在锅炉炉膛的上部或者是锅炉的炉膛出口部位,即旋风分离器入口的加速段位置,没有经过低氮燃烧改造的锅炉因其燃烧区域位于炉膛的中下部,炉膛出口的还原剂喷射布置区域能够处理全部的烟气,但经过低氮燃烧改造的锅炉因其燃烧区域后移至还原剂喷射布置区域以后,加上 SNCR 脱硝反应的反应时间较短,使部分烟气无法得到 SNCR 脱硝系统的处理,造成部分经过低氮燃烧改造后的循环流化床锅炉的 SNCR 脱硝系统脱硝效率降低。1.2 脱硝工艺 其一,非催化选择性还原法(SNCR)。SNCR 技术之下,把含有
5、一定量氮反应剂喷入到烟气当中,使得 NOx快速还原,进而生成氮气、水,不会生成新的其余污染物。因处于一定温度条件,且有氧参与条件之下,含有氮的反应剂对于 NOx还原化学反应整个过程而言均起着主导作用,有一定选择性表现,所以,称它是非催化选择性还原。SNCR 相关实验室当中 NOx可以达到90%的脱除率。应用至大型锅炉当中,短期试运过程脱出率为 75%,长期生产情况下达到的脱出率基本为25%-40%2。此项技术工艺可选用的还原剂相对较多,操作原理比较简单,呈较低的运行费用,硬件工艺相对成熟,且比较依赖于周边的温度环境。针对过于依赖温度方面问题,循环流化床锅炉恰好能够满足温度层面要求。循环流化床锅
6、炉本就有着较低的 NOx燃烧方面性能优势,以此为基础,合理选取低成本的这种 SNCR技术,则 NOx浓度能够降低到100 mgN/m3,充分满足于当前国标上的各项要求;其二,催化选择性还原法(SCR)。SCR 的基本化学中国科技期刊数据库 工业 A-101-原理等同于 SNCR 方法,只是与后者比较起来增设催化剂与其催化系统。催化剂应用后,处于 200-400环境当中就能够将 SNCR 脱出,如此一来,还原氮剂与烟气当中氧气不会产生反应。生产应用当中,SCR 技术相对成熟,呈较高的脱硝效率,NOx 脱除率约为 90%。但初建投资大,占地面积相对较大,运行成本相对较高,催化剂用过一段时间还会有老
7、化情况出现,需要定期予以更换使用,催化剂内部氨氮摩尔比如果超标,则会造成比较严重的浪费情况,与 SO3反应之后生成一定量的硫酸氢铵,对下游设备会造成堵塞情况;其三,低氮燃烧装置和非催化选择性还原法(LNB+SNCR)。对循环流化床锅炉实施改造当中,把原燃烧装置均换成是低氮燃烧装置,低氮燃烧装置上面设燃尽风,整个风口呈垂直或是水平状摆动,煤粉经由喷嘴逐渐进入到燃烧区当中,整个燃烧区域内会有两个不同的火焰区形成,即主燃区、次火焰区。针对低氮燃烧装置的主要机理,即主燃区当中缺氧燃烧,由于 NOx生成通常是燃料着火时期所产生,缺氧燃烧致使燃烧区总体温度下降,整个缺氧燃烧过程会对 NOx生成起着一定抑制
8、作用。为确保燃料能够充分燃尽,则燃烧期间送入更多的风,由于燃烧时期所生成 NOx较少。此燃烧装置可实现功能是循环流化床这种锅炉具备的。该循环流化床整个锅炉实施分级送风及其燃烧,NOx燃烧充分。对循环流化床的锅炉实施改造期间,引入 SNCR 科学技术手段,相当于 LNB+SNCR 得以实现。针对循环流化床的锅炉脱硝整个改造工艺具体选用方面,SCR 脱硝专项系统所达到脱硝效率虽然相对较高,但催化剂应用后会增加总体的运行成本,缩短总体的使用寿命3。同时,因该锅炉自身具备着低 NOx这种燃烧能力,故而,对循环流化床的锅炉实施脱硝改造实践当中,应注重对 SNCR 技术的合理优选。非催化选择性还原方法之下
9、烟气脱硝处于技术,无法用到各种催化剂,借助还原剂和烟气当中氮氧化物产生反应,促使无害的水及氮气产生,这种脱硝方法之下,对循环流化床的锅炉实施脱硝改造实践当中,可选取炉膛或是尾部烟道当成是反应装置,并不需要增设反应器及催化剂等。施工工期相对较短,实操更具便捷性,成本造价低。2 循环流化床锅炉脱硝、低氧补燃装置特点 2.1 循环流化床锅炉脱硝、低氧补燃装置设置 循环流化床锅炉脱硝、低氧补燃装置,包括设置在锅炉中心筒入口处的低氧补燃喷管(补燃喷头及连接管线、水冷层、耐火抓钉、耐磨层),低氧补燃喷管通过阀门、管道与一次热风道连接,内部安装有 SNCR还原剂喷射喷枪,末端分别连接压缩空气管道和 SNCR
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