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工业锅炉如何选择脱硝解决方案

发布时间:2017-11-07点击量:52

随着经济发展脚步的加快,各行业对环境的破坏也在加剧,随之而来,人们保护环境的意识也越来越强烈,对环保要求也来断提高。国家在“十二五”规划编制指南中提到污染减排是调整经济结构、转变发展方式、改善民生的重要抓手,是改善环境质量、解决区域性环境问题的重要手段。我国在“十一五”期间通过实施减排措施,大幅度推进治污工程建设,二氧化硫排放基本得到控制,环境恶化趋势得到一定程度缓解,但总体环境形势依然严峻。其中酸雨污染还未得到有效缓解,二氧化硫、氮氧化物等转化形成的细颗粒物污染加重,光化学烟雾频繁发生,许多城市和区域呈现复合型大气污染的严峻态势。

为保护我们生存的环境,减少酸性气体氮氧化物、二氧化硫等的排放是减少大气环境污染的首要任务。现阶段,国家已经对新建火电厂的烟气脱硫作了硬性规定,但脱硝还没有强制性要求。我国氮氧化物排放控制主要以电力行业和机动车为重点,强化重点区域减排。其中控制氮氧化物排放的规划和要求:NOx治理工程,东部规模在35t以上的燃煤锅炉建设低氮燃烧示范工程,NOx去除率达到30%。

广东某某公司建设3×130t/h循环流化床(CFB)锅炉为该公司其它生产装置提供热源。根据国家及省对锅炉烟气NOx减排的有关规定,项目需采取有效措施对烟气进行脱硝处理。

1 锅炉脱硝技术概况

1)循环流化床燃烧是一种新型的高效、低污染的清洁燃煤技术,其主要特点是锅炉炉膛内含有大量的物料,在燃烧过程中大量的物料被烟气携带到炉膛上部,经过布置在炉膛出口的分离器,将物料与烟气分开,并经过非机械式回送阀将物料会送至床内,多次循环燃烧。由于物料浓度高,具有很大的热容量和良好的物料混合,一般每公斤烟气可携带若干公斤的物料,这些循环物料带来了高传热系数,使锅炉热负荷调节范围广,对燃料的适应性强。由于采用更高的流化速度,床内发生强烈的湍流和物料循环,增加了燃料在炉膛内的停留时间,具有更高的燃烧效率,在低负荷下能稳定运行,无需增加辅助燃料。同时流化床锅炉运行温度通常在850℃~900℃,适合向床内加入石灰石脱剂;采用分级送风燃烧,使燃烧始终在低过量空气下进行,降低NOx的生成和排放。

2)对于燃煤锅炉,采用炉内低氮燃烧技术,可以达到一定的除NOx效果,但脱除效率不高。为了进一步降低NOx的排放,要对燃烧后的烟气进行脱硝处理。

目前烟气脱硝技术有20多种,从物质的状态来分,可分为干法和湿法两大类。从化工过程来分,可分为三类:催化还原法、吸收法和吸附法。几种脱硝方法见表1。

3 锅炉烟气脱硝方案的选择

通过对比,干法对比湿法脱硝减少了脱硝副产物的处理工序,且无废水产生。通过项目锅炉选型及对各种脱硝方法的对比,广东某某公司拟采用干法选择性非催化还原法(SNCR)。

SNCR脱硝工艺设备简单、结构紧凑、占地面积小、运行成本低;在脱硝过程中不使用催化剂,不受煤质和煤灰的影响,也不会造成空预器堵塞和压力损失等;循环流化床锅炉旋风分离器入口是一个非常理想的SNCR反应剂喷入点,分离器内温度合适,不会出现NH3氧化反应问题,反应剂和烟气混合迅速而且充分并且有效停留时间较长,脱硝效率可以高于50%。

SNCR脱硝原理:将含有NHx基的还原剂喷入炉膛温度为900℃~1 100℃的区域,还原剂迅速热分解成NH3和其它副产物,随后NH3与烟气中的NOx进行SNCR反应而生成N2和H2O。

通过对比,从脱硝效率、氨逃逸、系统可靠性、安全性、经济性等各方面综合考虑,广东某某公司拟采用氨水作为还原剂。项目北侧为化工装置生产区,提供浓度20%的氨水,可通过化工厂区管网输送至项目锅炉烟气脱硝储罐存用。

该脱硝系统设1套氨水系统,包括1个氨水储罐,2台氨水泵,4台稀释水泵,4台加压水泵。每台锅炉分离器上均布置4个氨水喷枪。

该系统工艺过程:喷射氨水的SNCR脱硝系统由氨水卸载、存储、计量、分配以及氨水泵几个模块构成。20%浓度的氨水由罐车运输至厂区氨水储罐,用氨水泵将其从储罐经过升压,送到炉前20米左右的计量平台,经过分配模块控制阀组来均分流量后,送到喷射点喷入循环流化床旋风分离器内,该处温度在800℃~900℃区间,正好满足750℃~950℃的反应温度窗要求。在喷嘴处用压缩空气来雾化水溶氨。不需要喷水溶氨时,需要用空气对系统进行吹扫。

5 结论

广东某某公司选用循环流化床锅炉,适合采用选择性非催化还原法(SNCR)对烟气进行脱硝处理,由于具有合适的反应温度和反应停留时间,可以使脱硝效率高于50%,甚至达到70%。CFB锅炉旋风分离器入口处的烟温在800℃~1000℃之间,适合采用氨水作为还原剂。通过对低氮燃烧及对烟气的脱硝处理,项目排放的NOx得到有效治理,会大大减少NOx的排放,环境效益显著。


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