H型省煤器在循環(huán)流化床鍋爐脫硝中的應用.doc

H型省煤器在循環(huán)流化床鍋爐脫硝中的應用摘 要: 本文分析了目前我國循環(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行比較分析。對于循環(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器。在設計煤種、BMCR工況下，反應器進口煙溫設計為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值。關鍵詞: 循環(huán)流化床鍋爐;煙氣脫硝;H型省煤器1 前言近年來，隨著我國火電裝機容量的增長，NOx排放量逐年增加，NOx已成為目前我國主要大氣污染物之一。2011年7月，國家環(huán)境保護部等聯(lián)合印發(fā)了火電廠大氣污染物排放標準(GB13223-2011)，根據(jù)新標準要求，從2012年1月1日開始，所有新建火電機組氮氧化物排放標準為100mg/Nm3;從2014年7月1日開始，現(xiàn)有火電機組氮氧化物排放標準為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)或通過項目環(huán)境影響報告書審批的火力發(fā)電鍋爐執(zhí)行200 mg/Nm3標準)。 重點區(qū)域火電機組的氮氧化物污染物排放標準則統(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原始排放最大能達到350400mg/Nm3(標準狀態(tài)，干基，6%含氧量)，要滿足NOx排放濃度不超過100mg/Nm3，脫硝效率必須大于72%。如單純采用SCR法，鍋爐脫硝改造時要在尾部增加兩跨，一跨布置上升煙道，一跨布置SCR反應器，在上升煙道上安裝AIG噴氨格柵，純SCR法對鍋爐空間有一定要求，投資大，改造周期長，業(yè)主較難接受。而單純采用SNCR法脫硝，對于煤粉爐脫硝效率一般在1540%之間，對于循環(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達標排放，可考慮先進行循環(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SNCR脫硝，使NOx達標排放。對循環(huán)流化床低氮燃燒改造主要可采取以下措施：1) 鍋爐經(jīng)長時間運行后，高溫分離器的分離效率會有所下降，床溫偏高，造成NOx排放偏高，在運行鍋爐要檢查一下分離器，需要的話進行修復以提高其分離效率。對于新建鍋爐，設計時要盡可能提高分離器的分離效率。2) 調(diào)整鍋爐一、二次風量配比。適當加大二次風量，必要時可考慮增加一臺二次風機，與原二次風機并聯(lián)使用。3) 二次風管重新布置，前、后墻二次風管考慮多層布置，對布置標高及二次風管口徑進行改造，視情況二次風環(huán)形風箱尺寸可適當放大，以降低二次風阻力。4) 根據(jù)密相區(qū)床溫，可考慮飛灰再循環(huán)。5) 根據(jù)脫硝要求和鍋爐負荷情況，必要時可增加水冷屏和汽冷屏，適當降低爐膛溫度。以上循環(huán)流化床鍋爐脫硝改造費用相對較低，但需要注意的是，低氮燃燒改造后會對鍋爐燃燒效率、熱效率有一定影響，因此該方案存在技術風險。2.2 SNCR/SCR混合法脫硝鍋爐不進行低氮燃燒改造，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上，通過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，通過噴槍把還原劑從分離器入口處噴入，SNCR脫硝未反應的氨進入SCR反應器，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，預留一層)。在設計煤種、BMCR工況下，反應器進口煙溫設計為370左右，從而滿足在不同鍋爐負荷下SCR反應所要求的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時間，這樣，SNCR脫硝效率可設計為55%左右，SCR脫硝效率可設計為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：氨水存儲及供應系統(tǒng)、SNCR脫硝和SCR脫硝等三個部分。氨水存儲及供應系統(tǒng)包括：氨水儲罐、循環(huán)給料裝置和控制系統(tǒng)等;SNCR脫硝系統(tǒng)包括：控制計量裝置、獨立分配裝置、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)點一、 SNCR/SCR混合法脫硝工藝優(yōu)點主要有：一、 脫硝效率可達到60%80%，確保NOx達標排放。二、 脫硝系統(tǒng)運行靈活，調(diào)整余地大。三、 投資省，改造周期短。四、 占地面積小。五、 對鍋爐運行影響較小。六、 運行維護方便。2.2.4 鍋爐主要改造內(nèi)容1.SNCR/SCR混合法脫硝需要對鍋爐進行以下改造：2.SNCR脫硝需要在分離器進口附近安裝噴槍預埋管。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，會對低溫空預器造成局部腐蝕，下級空氣預熱器末級需采用鍍搪瓷管。2.2.5 H型鰭片省煤器的應用H型鰭片管結構見圖1所示， H型鰭片管是把兩片中間有圓弧的鋼片對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型鰭片管的兩個鰭片為矩形，近似正方形，其邊長約為光管的2倍，屬擴展受熱面。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，焊縫抗拉強度大，具有良好的熱傳導性能。H型鰭片管還可制造成雙管“雙H”型鰭片管，其結構具有更好的剛性，可以應用于管排較長的場合，雙H型鰭片管結構見圖2所示1,2。圖1 H型鰭片管結構示意圖圖2 雙H型鰭片管結構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)勢如下3,4：1) 能有效解決省煤器磨損和積灰問題。2) H型鰭片省煤器結構緊湊、重量輕。3) 減小煙氣側阻力，降低引風機運行成本。3 應用案例某工程670t/h循環(huán)流化床鍋爐進行SNCR/SCR混合法煙氣脫硝改造，燃用設計煤種、BMCR工況下NOx(以NO2計)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反應器，對尾部受熱面進行改造，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反應器，反應器內(nèi)布置1層催化劑。在設計煤種、BMCR工況下，SCR反應器進口煙氣溫度為368。省煤器改造后在滿足脫硝要求的同時，不影響鍋爐整體性能5,6。原螺旋鰭片省煤器結構圖如圖3所示，改造為H型鰭片省煤器結構示意圖如圖4所示。原有的進口、出口集箱位置不變，這樣，省煤器進、出水管道可不作改動，減少脫硝改造的工作量。兩級省煤器之間的凈空為5340mm;設計時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，末級空氣預熱器改為鍍塘瓷管。因SCR反應器(包括催化劑)荷載的增加，設計時對土建基礎、鋼支架進行了校核計算，能夠滿足增加載荷的要求，不需要對下部鋼支架進行補強處理。另外，脫硝系統(tǒng)改造增加了260Pa左右的阻力，引風機也能滿足要求。圖3 原螺旋鰭片省煤器結構示意圖圖4 改造為H型鰭片省煤器結構示意圖4 結論SNCR/SCR混合法脫硝能滿足循環(huán)流化床鍋爐NOx