燃用煤矸石循環(huán)流化床鍋爐煙氣脫硝方案研究

北極星環(huán)保網(wǎng)訊:CFB(循環(huán)流化床)燃煤發(fā)電鍋爐具有燃燒效率高､燃料適應性廣､污染物排放低､運行穩(wěn)定等諸多優(yōu)勢,已在國內(nèi)外得到廣泛應用｡對于煤矸石的綜合利用與發(fā)電,CFB被認為是最為適宜的技術之一｡

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,采用常規(guī)煤粉燃燒技術,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這種低熱值煤｡目前,我國已經(jīng)規(guī)劃建造了多個以煤矸石為燃料的CFB鍋爐發(fā)電機組,最大單機容量達到了350MW｡

燃用煤矸石CFB鍋爐采用爐內(nèi)噴石灰石脫硫,可以降低煙氣排放的SO2濃度,同時由于爐內(nèi)燃燒溫度不高,采用分級配風方式,其煙氣中的NOX濃度也較低｡然而,隨著國家對電站鍋爐煙氣污染物排放標準的不斷提高,燃用煤矸石的CFB鍋爐煙氣污染物達標排放問題,是發(fā)電廠面臨的又一新的挑戰(zhàn)｡

2011年我國頒布了GB13223-2011《火電廠大氣污染物排放標準》,要求自2014年7月1日起現(xiàn)有CFB機組排放的煙氣中氮氧化物濃度不大于200mg/m3,新建CFB機組不大于100mg/m3｡2014年印發(fā)的《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃(2014—2020年)》中,要求和鼓勵新建機組接近或達到燃氣輪機組排放限值,即在基準氧含量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,實現(xiàn)燃煤發(fā)電機組的超低排放｡

目前,燃煤矸石大型CFB鍋爐排煙NOX濃度通過運行調(diào)整一般可控制在200mg/m3以內(nèi),但如果要實現(xiàn)超低排放目標,則必須根據(jù)機組的實際特點,研究和應用適宜的技術,對CFB鍋爐進行改造升級｡

1、CFB鍋爐脫硝技術分析

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1000℃以下,因此熱力型NOX的含量很少｡快速型NOX的生成條件為低氧､燃料富余,而CFB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的生成條件｡

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排放的技術主要有以下幾種｡

1.1低氮燃燒技術

低氮燃燒技術主要是通過運行方式的改進或?qū)θ紵^程進行特殊控制,一方面抑制燃料生成NOX,另一方面將已生成的NOX還原,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),以利于還原性氣氛的形成,減少NOX的生成｡

(2)強化分級配風｡流化床鍋爐本身就是分級配風,但需根據(jù)煤種不同合理調(diào)整一､二次風的風量及風速,避免產(chǎn)生局部高溫｡

(3)燃料再燃｡在旋風分離器入口前再送入一股氣體燃料,由于氧量不足會形成還原性氣氛,將NOX還原為N2｡

1.2 SNCR脫硝技術

SNCR(選擇性催化還原)脫硝技術是指在無催化劑的作用下,在最佳反應溫度850~1000℃之間噴入還原劑,將煙氣中的NOX還原為無害的N2和H2O｡該技術一般采用爐內(nèi)噴氨或尿素作為還原劑還原NOX,其主要反應式為:

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