低氮燃燒加SNCR脫硝技術(shù)改造在神木公司的應(yīng)用

北極星環(huán)保網(wǎng)訊:摘要：根據(jù)NOx生成原理及控制技術(shù)，擬定了低氮燃燒加SNCR的脫硝工藝路線。并結(jié)合某神木公司410t/h高溫高壓煤粉鍋爐脫硝項(xiàng)目，分析了具體工藝流程和技術(shù)特點(diǎn)，并根據(jù)投運(yùn)效果證明該路線的可行性。

關(guān)鍵詞：低氮燃燒；SNCR；脫硝；鍋爐

神木發(fā)電有限公司共裝有2臺(tái)110MW燃煤汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組，所安裝鍋爐為北京巴威公司生產(chǎn)的B&WB-410/9.81-M型高壓鍋爐，燃煤按神府煤種設(shè)計(jì)，屬于優(yōu)質(zhì)煙煤，灰含量只有11%，實(shí)際燃煤為神木煙煤，四角切圓布置直流煤粉燃燒器，空氣預(yù)熱器為管式空預(yù)器，分為上中下級(jí)布置，省煤器分為上下級(jí)并且與上下級(jí)空氣預(yù)熱器交錯(cuò)布置在尾部豎井煙道內(nèi)部；

制粉系統(tǒng)采用中間儲(chǔ)倉式、乏氣送粉制粉系統(tǒng)；鍋爐布置為單鍋簡(jiǎn)，集中下降管，固態(tài)排渣、自然循環(huán)煤粉鍋爐；除塵方式電除塵；脫硫方式為兩爐一塔循環(huán)流化床干法脫硫系統(tǒng)。目前兩臺(tái)機(jī)組出口煙氣SO2排放濃度≤100mg/Nm3，煙氣含塵量濃度≤30mg/Nm3，NOx排放濃度為800～900mg/Nm3。

為遵從國家環(huán)保政策的要求，滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步減少NOx排放總量，堅(jiān)持科學(xué)發(fā)展觀，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，更好地為集團(tuán)公司的發(fā)展和神木縣環(huán)境保護(hù)和生態(tài)城市建設(shè)貢獻(xiàn)力量，擬為中電國華神木發(fā)電有限公司2×110MW燃煤機(jī)組配置脫硝裝置。

1鍋爐NOx生成與控制

1.1 NOx生成

燃煤鍋爐排放的NOx主要由NO、NO2及微量N2O組成，其中NO含量超過90%，NO2約占5～10%，N2O量只有1%左右。理論上NOx的生成有三條途徑，即：熱力型、燃料型與瞬態(tài)型。其中，燃料型NOx所占比例最大。

1.2 NOx控制

燃煤鍋爐的NOx控制主要分為爐內(nèi)低NOx燃燒技術(shù)和爐后煙氣脫硝技術(shù)兩類，其控制機(jī)理主要為爐內(nèi)低NOx燃燒技術(shù)主要通過控制當(dāng)?shù)氐娜紵龤夥?，利用欠氧燃燒生成的HCN與NH3等中間產(chǎn)物來抑制與還原已經(jīng)生成的NOx。對(duì)于爐膛出口煙氣中的NOx，可在合適的溫度條件或催化劑作用下，通過往煙氣中噴射氨基還原劑，將NOx還原成無害的N2和H2O。

經(jīng)過多年研究與發(fā)展，燃煤鍋爐的NOx控制技術(shù)已日趨成熟，國內(nèi)外廣泛采用的NOx控制技術(shù)主要有：低NOx燃燒器、空氣分級(jí)、燃料分級(jí)、燃料再燃、選擇性催化還原SCR、選擇性非催化還原SNCR、SNCR/SCR混合法等。根據(jù)NOx控制要求不同，這些技術(shù)既可以單獨(dú)使用也可以組合使用。神木發(fā)電公司的兩臺(tái)燃煤鍋爐均采用直流燃燒器，因此低NOx燃燒器的技術(shù)分析只針對(duì)直流燃燒器。

（1）低NOx燃燒器NOx燃燒器采用特定機(jī)構(gòu)將煤粉濃縮分離，在燃燒初期形成局部的煤粉濃淡偏差燃燒來控制NOx生成。低NOx燃燒器的脫硝效率約為20～40%。

（2）爐內(nèi)空氣分級(jí)煤粉燃盡前，在低NOx燃燒器的火焰下游維持一定程度的還原性氣氛，是進(jìn)一步控制爐內(nèi)NOx生成的一個(gè)重要措施。常規(guī)手段是改變傳統(tǒng)集中送風(fēng)的方式，將部分助燃空氣從主燃燒器區(qū)域分離出來，通過燃燒器上方的噴口送入爐內(nèi)，在爐膛高度方向形成空氣分級(jí)（SOFA）燃燒的模式。分級(jí)風(fēng)主要用于后期的煤粉與CO燃盡。

分級(jí)風(fēng)主要有緊湊型、單級(jí)分離型及多級(jí)分離混合型等三種?？諝夥旨?jí)與低NOx燃燒器相配合，可降低NOx排放約40～60%?？諝夥旨?jí)程度及分級(jí)風(fēng)噴口與主燃燒器區(qū)域的距離，決定了燃燒器區(qū)域的還原性氣氛程度及煤粉在欠氧條件下的停留時(shí)間，從而影響到NOx的生成濃度。

為改善早期低NOx燃燒系統(tǒng)所存在的煤粉燃盡程度低、水冷壁結(jié)渣及高溫?zé)煔飧g等缺陷，現(xiàn)代低NOx燃燒系統(tǒng)采取邊界風(fēng)、側(cè)壁風(fēng)、二次風(fēng)大偏斜及濃淡偏差燃燒等措施，在燃燒器噴嘴附近或爐膛中央營造欠氧燃燒環(huán)境，并使水冷壁處于氧化氣氛，提高煤粉初期的燃燒速度。此外，利用新型燃盡風(fēng)噴口結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化分級(jí)風(fēng)的穿透能力，提高分級(jí)風(fēng)與煙氣的混合程度，改善煤粉與CO的后期燃盡。

（3）燃料再燃爐內(nèi)空氣分級(jí)使煤粉燃燒初期處于欠氧環(huán)境，在一定程度上會(huì)延遲燃燒。為在控制NOx生成的同時(shí)，還不降低煤粉燃盡。再燃技術(shù)將高效低NOx燃燒器、燃料再燃及空氣分級(jí)等技術(shù)結(jié)合在一起，利用再燃過程的中間產(chǎn)物還原已經(jīng)生成的NOx，在爐膛內(nèi)形成主燃區(qū)、再燃區(qū)和燃盡區(qū)。約80～85%的一次燃料噴入主燃區(qū)，在氧化氣氛（α=1.1～1.15）下劇烈燃燒；

約15～20%的二次燃料（天然氣、油或高揮發(fā)分的超細(xì)煤粉）于再燃區(qū)噴入爐膛，在強(qiáng)還原氣氛（α=0.7～0.9）條件下，二次燃料燃燒產(chǎn)生大量碳?xì)湓訄F(tuán)（HCN），將來自主燃燒器區(qū)域的NOx還原成N2；剩余二次風(fēng)由OFA噴口送入燃盡區(qū)，富氧（α=1.15）燃燒未燃燼碳與CO。

再燃技術(shù)在控制NOx排放的同時(shí)，兼顧燃盡、結(jié)渣與腐蝕等鍋爐性能，是目前最先進(jìn)的低NOx燃燒技術(shù)，NOx降低率約為50～70%。該技術(shù)的NOx控制能力與爐膛沿程上的氧量控制密切相關(guān)，對(duì)鍋爐的運(yùn)行操作方式及控制精度要求非常高。

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