燃用煤矸石循環(huán)流化床鍋爐煙氣脫硝方案分析

CFB(循環(huán)流化床)燃煤發(fā)電鍋爐具有燃燒效率高、燃料適應(yīng)性廣、污染物排放低、運(yùn)行穩(wěn)定等諸多優(yōu)勢，已在國內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用。對于煤矸石的綜合利用與發(fā)電，CFB被認(rèn)為是最為適宜的技術(shù)之一。雖然我國煤矸石儲量豐富，但由于其質(zhì)地硬、密度大、熱值低、不易燃燒等特點(diǎn)，采用常規(guī)煤粉燃燒技術(shù)，燃用煤矸石發(fā)電是極其困難的。而CFB鍋爐則完全可以適應(yīng)這種低熱值煤。目前，我國已經(jīng)規(guī)劃建造了多個(gè)以煤矸石為燃料的CFB鍋爐發(fā)電機(jī)組，最大單機(jī)容量到達(dá)了350MW。燃用煤矸石CFB鍋爐采用爐內(nèi)噴石灰石脫硫，可以降低站鍋爐煙氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，燃用煤矸石的CFB鍋爐煙氣污染物達(dá)標(biāo)排放問題，是發(fā)電廠面臨的又一新的挑20**年我國公布了GB13223-20**《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》,要求自20**年7月1日起現(xiàn)有CFB機(jī)組排放的煙氣中氮氧化物濃度不大于200mg/m3,新建CFB機(jī)組不大于100mg/m3。20**年印發(fā)的《煤電節(jié)能減排升級與改造行動(dòng)計(jì)劃(20**—20**年)》中，要求和鼓勵(lì)新建機(jī)組接近或到達(dá)燃?xì)廨啓C(jī)組排放限值，即在基準(zhǔn)氧含量6%條件下，煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別不高于10,35,50mg/m3,實(shí)現(xiàn)燃煤發(fā)電機(jī)組的超低排放。整一般可控制在200mg/m3以內(nèi)，但如果要實(shí)現(xiàn)超低排放目標(biāo)，鍋爐開展改造升級。1、CFB鍋爐脫硝技術(shù)分析燃煤鍋爐中NOX的生成途徑主要可分為3種：熱力型、快速型和燃料型。熱力型NOX的生成溫度一般要求1500℃以上，而CFB鍋爐爐內(nèi)溫度在1000NOX鍋爐內(nèi)的空氣過剩系數(shù)一般在1.2以上，不滿足快速型NOX燃料型NOX主要由燃料中的含氮化合物在加熱過程中，伴隨揮發(fā)分燃燒和焦炭燃燒形成。因此，CFB鍋爐生成的NOX主要是燃料型NOX,其含量常超過95%,主要包括：揮發(fā)分燃料燃燒階段形成的NOX和焦炭燃燒階段形成NOX。目前，控制CFB鍋爐NOX排放的技術(shù)主要有以下幾種。1.1低氮燃燒技術(shù)低氮燃燒技術(shù)主要是通過運(yùn)行方式的改良或?qū)θ紵^成的NOX復(fù)原，最終降低NOX排放量。主要方法包括：(1)低氧燃燒。通過降低過量空氣系數(shù)，以利于復(fù)原性(2)強(qiáng)化分級配風(fēng)。流化床鍋爐本身就是分級配風(fēng)，但(3)燃料再燃。在旋風(fēng)分離器入口前再送入一股氣體燃SNCR(選擇性催化復(fù)原)脫硝技術(shù)是指在無催化劑的作1.3SCR脫硝技術(shù)SCR(選擇性催化復(fù)原)脫硝技術(shù)的原理是在催化劑SCR-SNCR混合脫硝技術(shù)是結(jié)合了SNCR法的經(jīng)濟(jì)性和以上各種脫硝技術(shù)特點(diǎn)的比照詳見表1、表2。對于燃煤矸石CFB鍋爐脫硝技術(shù)的選擇，不應(yīng)切的方式，而應(yīng)結(jié)合不同地區(qū)、機(jī)組新舊程度以及煤質(zhì)等因素采用不同的脫硝技術(shù)。2.1滿足GB13223-20**標(biāo)準(zhǔn)的改造方案放量降至200mg/m3以下?，F(xiàn)有的300MW燃煤矸石CFB鍋爐NOX排放量一般在200mg/m3左右，只需選擇合適的低氮燃燒對于NOX的排放量要求在100mg/m3以下的新建機(jī)組，以及通過低氮燃燒改造仍不能滿足排放要求的老機(jī)組，可在低旋風(fēng)分離器處的溫度為800~950℃,恰處于SNCR脫硝技術(shù)的最正確反應(yīng)溫度區(qū)間；此外，高溫?zé)煔庠谛L(fēng)分離器內(nèi)形成能保證復(fù)原劑與煙氣充分混合，又能保證有足夠長的停留時(shí)間。這種脫硝方式的效率可達(dá)60%以上。表3為某240t/h的CFB鍋爐在采用燃料再燃+SNCR脫硝2.2滿足超低排放標(biāo)準(zhǔn)的改造方案若要滿足超低排放要求，NOX的排放需低于50mg/m3,采用低氮燃燒+SNCR脫硝技術(shù)已經(jīng)無法滿足要求。由前文分析，結(jié)合表2可知，SCR和SCR-SNCR脫硝技術(shù)均具有較高的脫硝行維護(hù)費(fèi)用也較大。因此單獨(dú)采用SCR脫硝技術(shù)不適用于燃90%以上，完全可以滿足超低排放的要求。同時(shí)在工程改造脫硝技術(shù)的