循環流化床(CFB)是商業化程(chéng)度較好的潔淨煤技術之一,其具燃(rán)燒效率高、燃料適應性強、NOX生成量少、脫硫成本低(dī)等優勢。隨(suí)著經濟發展,燃煤、燃油和(hé)燃氣鍋爐煙氣排放的指標控製越來越嚴格,新頒布的環保標(biāo)準要求(qiú)對NOX、SO2和煙塵(chén)超低排放,具(jù)有低NOX排放和低SO2排放的循環流化(huà)床鍋爐也不能滿足現行環(huán)保標準的(de)要(yào)求,結(jié)合CFB鍋爐工程實例,對(duì)循環流化床鍋爐燃燒條(tiáo)件進一步優化,可保證流化床鍋爐初始NOX排放值在100mg/Nm3以下(xià),為了(le)使NOX排放值達到50mg/Nm3超低排(pái)放水平,循環(huán)流化床鍋爐需要(yào)與SNCR脫硝、SCR脫硝及SNCR和SCR相結合的脫硝等煙氣脫硝技術相結合(hé)。循環流化床鍋爐原理
1.1 循環流化床(chuáng)鍋爐(lú)床溫控製
循環流化床鍋爐(lú)NOX生成量與鍋爐床溫密切相關,在燃(rán)燒一定煤種時,鍋(guō)爐燃燒效率(lǜ)隨床溫升高逐漸升高,NOX生成量隨鍋爐的床溫升高而增加,爐內脫硫效率隨著(zhe)床溫升高(gāo)到一定值後急劇下降,鍋爐床溫的選取在保證鍋爐效率的(de)同(tóng)時,需要兼顧考慮(lǜ)鍋爐NOX生成量和爐內的脫硫效率,選取較(jiào)為(wéi)經濟的(de)鍋(guō)爐運行床溫,目前,流化床鍋爐已經向超臨界、大型化參數發展,在鍋爐設計時,爐內需要布(bù)置更多的受熱麵控製鍋爐床溫在合理的數值。
1.2 循環流化床鍋爐風量分配(pèi)控製(zhì)
為了降低鍋爐運行過程中NOX生成量,盡量降低布風板一次風量,一次(cì)風作用保證(zhèng)爐內密相區的循環物料能(néng)夠流化,通過二次風(fēng)來實現燃料的燃盡,適當提高鍋爐密相區上二次風(fēng)口高度(dù),同時加大密相(xiàng)區二次風的分級力度,在(zài)鍋爐運行過程中調節(jiē)上下二次風(fēng)比例,增加上二次(cì)風口風量,選取合(hé)適的過量空氣係數(shù),控製鍋(guō)爐出口煙氣氧(yǎng)量(liàng)。
通過(guò)控製合理的床溫和改善流化床鍋爐(lú)燃(rán)燒條件後,能夠保證NOX初始排放量在100mg/Nm3以下。為了實現流化床鍋爐超低排(pái)放指標,循(xún)環(huán)流化(huà)床鍋爐仍然需(xū)要采用輔助煙氣脫硝手(shǒu)段。
SNCR技術是在循環(huán)流化床(chuáng)鍋爐中(zhōng)成熟應用的一種煙氣脫硝技術,它具有(yǒu)係統簡單、可(kě)靠和效率高的優點。SNCR技術關(guān)鍵點包括:還原劑選擇;還原(yuán)劑噴入點選擇;合適的反應(yīng)溫度區間,為850~1150℃。
尿素因為便於運輸和儲存,並且尿素溶(róng)液穿透性好(hǎo),在循環流(liú)化床(chuáng)鍋爐(lú)中,尿素溶液作為煙氣脫硝還原劑被(bèi)廣泛應用;尿素溶液噴入點設置在旋風分離器入口煙道上或設置分(fèn)離(lí)器(qì)出口煙道上,如圖1所示,該處煙氣溫度在880~950℃之間,正好處(chù)在SNCR較佳反應溫度區間,采用此(cǐ)種布置式(shì),SNCR在(zài)循環流化床鍋爐中的脫硝效率可(kě)以達到(dào)70%以上,但(dàn)SNCR的氨逃逸率較(jiào)高,較高達到(dào)8ppm,對空氣預熱器的選型設(shè)計需要特殊要求,選用脫硝專用的空氣預熱器,並且對空氣(qì)預熱器的下遊設備也有較大影響。
SCR技術(shù)作為一種成熟的煙氣脫硝技術(shù)在煤粉鍋爐中被廣泛采(cǎi)用,流化(huà)床鍋爐(lú)因為飛灰(huī)含量高,受到催化劑選型(xíng)因素的影響,在流化床(chuáng)鍋爐中(zhōng)應用較少,隨著催化劑製造工藝的不斷提升,在循環流化床鍋爐中也可以應用SCR技術控製NOX的排放。在循環流化床中,SCR反應器設(shè)置在省煤器出口和空氣預熱器入(rù)口之間,如圖2所(suǒ)示,在鍋爐整體布置設計時,需(xū)要保證SCR反應器入口煙氣溫(wēn)度在300~420℃之間,為了滿足鍋爐滿足全負(fù)荷脫硝,必要時可對省煤(méi)器分(fèn)級設計,即將省煤(méi)器分為兩級,SCR反(fǎn)應器入口設置(zhì)一級省煤器,SCR反應器出口設置一級省煤器(qì)。SCR脫硝還原劑可以采用液氨,也可以采用尿素水解或熱解製(zhì)氨,在SCR反應器入(rù)口煙道噴入反應器(qì),噴入的NH3在催化劑的作用下與煙氣中的NOX反應,達到脫除NOX目的。
在循環流(liú)化床鍋爐中,可以采用SNCR與SCR相結合的煙氣(qì)脫硝(xiāo)形式,既可得到更高的脫硝效率,還(hái)可以控製脫硝係統(tǒng)氨逃逸率(lǜ)。在旋風分(fèn)離器入口煙道或出口煙道設置SNCR尿素溶液噴(pēn)槍,在省煤(méi)器出口設置SCR反應器(qì),如圖3所示,通過尿素溶液噴槍噴入尿素溶(róng)液,選(xuǎn)擇合(hé)適的NSR,尿素溶液熱解生成的(de)氨氣與煙氣(qì)中NOX反應後(hòu)剩餘的NH3,通過SCR反應器時,煙氣中的NOX和NH3在催化劑的作用下繼續反應,這樣可以夠控製反應器(qì)出口(kǒu)NH3逃逸率在3ppm以下。為了達到較高的煙氣脫硝效率,也可以在(zài)SCR入(rù)口設置獨立的噴係統,通過噴氨格柵將氨氣噴入SCR入口煙(yān)道,還原劑製備區可以與SNCR尿素溶液(yè)製備區公用,通過采(cǎi)用尿素溶液水解或熱解的工(gōng)藝(yì)製(zhì)備氨氣。
通過控製流化床鍋爐床溫,控製流化床鍋爐風量分配和過量空氣係(xì)數,改善鍋爐燃燒(shāo)條件,同時采(cǎi)取輔助的(de)脫硝設施,如SNCR、SCR、SNCR和SCR相結合等煙氣脫硝技(jì)術,能(néng)夠保證循環流化(huà)床鍋(guō)爐出口NOX排放值達到超低排放標準的要(yào)求。