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深度低氮燃烧脱硝    超低排放宣讲材料

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DLNC锅炉超低排放最佳解决方案宣传材料

锅炉超低排放口诀歌

超低排放是大事,技术路线当注意。
烟道喷氨是惯例,外加系统催化剂。

增加成本耗资金,达到超排不容易。

深度燃烧新专利,科学调整很实际。

氨水尿素不用施,实现超排最经济。

烟道飞灰不堵塞,锅炉明显提效益。

劝君提前来尝试,愈改早来愈盈利。

张全胜  顾环保400-066-9125  400-699-3031欢迎您来电咨询!

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低氮燃烧四大难题

锅炉氧量大了怎么办

炉膛床温高了怎么办

SNCR氨水多了怎么办

锅炉出力降了怎么办

 

低氮燃烧通用技术

选择性催化还原法(SCR)

非选择性催化还原法(SNCR)

深度优化燃烧技术(DLNC)

 

低氮燃烧技术比较

选择性催化还原法(SCR)

投资高、运行费用高、下游设备腐蚀

非选择性催化还原法(SNCR)

很难达到超排目标

深度优化燃烧技术(DLNC)

容易断氨水、达到超排

 

深度优化燃烧技术(DLNC)

深度优化燃烧是达到超低排放最佳技术路线

深度优化燃烧是达到超低排放最佳经济方案

深度优化燃烧是达到超低排放最佳可靠选择

 

附件 国家专利技术支撑

 

ZL 2011200718979,流化床二次风喷口上部导流台; 

ZL2013208604918,一种循环流化床锅炉中部风炉膛;

ZL2011200922059,循环流化床锅炉密相区导流台; 

ZL2015207063459,一种用于流化床锅炉给煤口的管式喷嘴组; 

ZL2015207063444,一种用于流化床锅炉的二次风向偏转装置; 

ZL200720089314.9,循环流化床锅炉垂直水冷壁防磨槽; 

ZL2011200815790,流化床锅炉床上一次风炉膛; 

ZL2011203222195,一种笼式滚筒钢球细碎机; 

ZL2016201007483,一种筛分式螺旋输送装置;

ZL2016201336175,一种筛分式破碎机;

ZL2011200815841,用于流化床锅炉管排的梳形肋片; 

ZL2007200923036,循环流化床锅炉п、E 型鳍片;

ZL2016204148661,一种用于循环流化床锅炉的低硝燃烧系统; 

ZL201110100247.7,一种流化床锅炉床料的蒸汽加热方法(发明); 

ZL201120322234.X,一种流化床锅炉床料的烟气加热系统; 

ZL 201110054610.6,流化床锅炉无油点火方法(发明)。

 

 烟气再循环 

超低排放技术

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烟气再循环

超低排放技术

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创新 

不用SCR催化剂  

不需用更换风帽

不需改造布风板

不重用SNCR技术

保证  

基准氧量下不投氨水NOx-50mg以下   

锅炉经济性及安全性不受任何影响

原系统设备运行状况不受任何影响

 

前言

电厂锅炉情况:

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   针对 220t/hCFB 锅炉在烟气脱硝存在的问题,提出炉内深度低氮燃烧脱硝超低排放改造解决方案,供业主参考。

一、 NOx 的三大生成原理

 (1)燃料型 NOx  (Fuel NOx)

    热力型NO,主要认为是空气中的氮在高温条件下氧化而成,其含量主要取决于温度,一般认为当温度低于1350℃时,可忽略热力型的影响。由于循环流化床锅炉正常床温控制在1000℃以下,热力型NO,很难产生。(张全胜:压减一次风量使料层低氧、同时低温燃烧可减少生成量,床温则主要依靠循环灰的调节调整)

 (2)热力型 NOx (Thermal NOx)

    快速型NO,是碳氢化合物燃料过多时,在反应附近快速生成NO,但在通常的炉温条件下,其含量占总生成量的5%以下,其影响很小。(张全胜:流化床燃烧方式是碳粒在 20-40 米高度内运动中都存在着燃烧放热(屏式受热面吸热后烟温降得并不多证明了这一点),无法实现加速燃烧,只有运行控制实现低氧、低温燃烧才能减少硝的生成量;当床温在 1300 ℃以下时,循环流化床锅炉几乎没有热力型 NOx,但仍要控制床温不超过 930℃)。

 (3)快速型 NOx (Prompt NOx)

    燃料型NO,主要是燃料中的含N化合物在燃烧过程中产生的,当燃料进入炉膛后,燃料中的一部分氮在加热过程中随挥发分释放出来,形成HCN或NH,然后被氧化生成NO,另一部分氮残留在焦炭中在煤加热过程中也会转化为NO。由此可见,循环流化床锅炉产生的NO,主要是燃料型的。(张全胜: 二次风分级、低氧燃烧、煤抛撒开(降低火焰中 HCN 浓度)、超氧喷射可减少生成量)

  1、实施中部二次风分级燃烧技术

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    二次风口距布风板高度对脱硝影响很大,进行改造。对于脱硝效果不理想的锅炉,采用中部风专利广义配风,在炉堂进行高梯度多级分级送风。在标高 1054 设置中部二次风。需要在炉膛前后墙各开孔 8 个。材料及施工:保温及护皮拆除、炉墙开孔(每个开孔切割两根水冷壁管)、需要喷嘴(大小头Φ159*219*200)、DN20 管道、弯头、制作密封盒、耐火材料浇注、保温及护皮恢复。由于分级燃烧技术使炉内形成沿炉膛高度方向明显的“双还原区”,也有利于脱硫。分级燃烧技术使炉内强还原区域部分含硫物质在碳氢催化作用下分解成 H2S,并与烟气中分解形成的 CaO 发生反应,生成 CaS。由于分级燃烧的强还原性和独特的着火燃烧过程,使 CaS 较稳定地存在于炉渣中。

大部分现役流化床锅炉二次风设计存在以下局限:

超低排放技术

    在空间尺度方面,未顾及极高浓度的密相区下部物料的强阻挡效应,二次风根本无法穿透物料,直接造成炉膛中央的高贫氧区,导致 CFB 燃烧效率下降,炉效降低;在水平方向,未考虑氧量均匀分配的因素,形成了物料燃尽过程较大的差异,也影响最终燃尽率;二次风射流引入角度不合理,造成二次风喷口形状不规整,产生喷口局部涡流和失效效应,进一步降低了二次风射流刚性;二次风整体调节裕度很小,运行人员无法根据烟温偏差、炉内温度场分布等运行工况的要求进行合理的二次风调整;二次风设计没有根据实际回料口位置和给煤口位置进行合理调配,而以简单的等径、等高和均分方式,去应对相对复杂的炉内灰浓度场分布和新鲜燃料的不平衡性,更加造成了氧量分布的不均衡;没有针对目前低排放要求的氧化、还原区合理分配,不能很好地将高效燃烧与低氮排放有机地结合在一起。

烟气再循环

    由于现行的最下层二次风管接近压力较大的沸腾的床料层,即最下层二次风背压较高很难穿透沸腾的床料层,没有起到强化燃烧也没有提高煤颗粒的燃尽程度,由于太靠近床料层反而使炉膛下部富氧很难实现控制氮氧化物的生成量;现行的循环流化床锅炉 2-3 层二次风共计几十根二次风管密集布置没有实现分级燃烧无法降低氮氧化物的生成量,烟气中的氮氧化物排放浓度很难达到环保标准要求。按现行的大气环保政策锅炉烟气排放物不达标锅炉就得停止运行。所以,有必要在风分布上进行改进实现分级燃烧,大幅度降低锅炉烟气排放的氮氧化物,推行一种循环流化床锅炉中部风炉膛。

    发明内容:本实用新型目的在于提供一种循环流化床锅炉中部风炉膛,中部风与炉膛下部多层二次风在高度方向拉开一定距离,实现分层供风分层燃烧即分级燃烧,可以降低锅炉烟气排放的氮氧化物浓度,达到环保标准要求。中部风是最后向炉膛输送氧气的风,也起到燃尽作用。本实用新型发明所述的一种循环流化床锅炉中部风炉膛,技术特点有:将现有流化床锅炉原总风量的一部分通过管道和风门引入锅炉中部,称为锅炉中部风。锅炉中部风可引自锅炉二次风箱,所有中部风支管都通过风门与二次风箱相连。锅炉中部风可引自锅炉总一次风箱,所有中部风支管都通过风门与中部一次风箱相连。设置中部一次风箱通过一次风去中部风母管与锅炉总一次风道相连。

    锅炉中部风支管有 15 个左右,相对应在炉墙上开孔 15 个左右。锅炉中部风通过炉墙中部的开孔进入炉膛,能起到强化燃烧提高煤颗粒的燃尽程度,也能起到降低锅炉烟气中的氮氧化物浓度的作用。

  2、对原中下二次风口实施导流台

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    炉内氧量分布不均,采用二次风口导流台专利技术解决锅炉中心缺氧和。循环流化床锅炉普遍存在着炉膛中心缺氧问题,炉内氧量分布严重不均,不利于脱硝,二次风口附近的高氧处产生的硝量较大。在方案一的前提下(即密相区已经低氧的情况下),用二次风口导流台专利技术解决炉墙贴壁富氧问题及炉内氧量分布不均和中心缺氧问题(引发局部高硝量问题),对 6-8 个原中下二次风口实施二次风口导流台,导流台由耐火耐磨材料构成。

    循环流化床锅炉在运行中产生自上而下的大流量的紧贴水冷壁管排表面的贴壁灰流冲刷着水冷壁管排表面,二次风射流必须穿过贴壁灰流才能射入炉内发挥作用;贴壁灰流就向大瀑布一样动量很大阻挡了二次风射流,减弱了二次风射流的穿透性,减少了炉膛核心区的氧量,因而减少了煤颗粒的燃尽程度造成能源浪费。现象是循环流化床锅炉排灰中含碳量依然很大,硝量也很大,这已是一个常见的但企业不能容忍的问题。

    本发明,流化床二次风喷口上部导流台,作用是将二次风喷口上部的贴壁灰流的方向发生改变,让贴壁灰流不再冲刷二次风射流,相对提高了二次风射流的穿透性,增加了炉膛核心区的氧量,因而强化了煤颗粒的燃尽程度, 大大降低了锅炉飞灰中的含碳量,减少了能源浪费。

流化床二次风喷口上部导流台的突出特点有:

    1. 利用斜面分流使垂直而下的贴壁灰流分成两股。

    2. 导流台的长度(水平方向)远大于贴壁灰流层的厚度。

    3. 导流台端部比根部稍高,防止少量贴壁灰流的惯性造成新的灰幕影响二次风射流的穿透性。

    4. 导流台的宽度大于二次风喷口的宽度,

超低排放技术   烟气再循环 

    防止少量贴壁灰流的形成新的灰幕影响二次风射流的穿透性导流台的施工可采用优质耐热耐磨合金钢焊接成形也可采用耐热耐磨可塑料成形,推荐首选耐热耐磨可塑料。材料及施工:二次风口上部耐火材料的拆除、销钉的制作与焊接、导流台用耐火耐磨材料成形。

  3、料层飞灰催化燃烧技术

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    料层飞灰催化燃烧技术即实现飞灰再循环,会适当影响循环倍率。实施中采用专利技术对省煤器下部、预热器下部、除尘器下部的飞灰视现场情况进行综合利用,显著利于脱硝。实验证明,飞灰返回料层有催化作用能有效降低 NOx。

超低排放技术

   气体粉末发送器,利用文丘里缩涨射吸抽真空原理精密制造,外形为 DN100 三通式构造,全不锈钢(304 或 316)制造耐磨性好,适合于用9-60KPa 的风产生真空腔室抽吸粉末状物质,气体与粉末混合后经扩散管升压再由 DN100 管道输送到水平 30-100 米垂直 12 米远的容器内(容器背压 2-3KPa)。适合于电厂将飞灰连续发送到锅炉内实现飞灰再循环。

  4、实施返料均匀着床

    返料均匀着床可以减少硝的产生量。需要对返料方向进行调整。返料均匀着床可以减少床温的不均匀性,减少炉内硝的产生量,采用循环流化床锅炉密相区导流台专利技术对返料方向进行调整。返料偏后墙会使部分返料随排渣排从而使循环倍率相对变小,返料均匀着床可以使循环倍率相对增大,使返料随排渣排走得量减小。材料及安装:返料口附近耐火耐磨可塑料施工。

超低排放技术   烟气再循环

    循环流化床锅炉密相区导流台,在返料口靠近炉墙处设置上表面为小倾角的耐火浇注台,让返料离开返料口后做近似平抛运动,目的是防止大量的返料冲刷风帽,有效避免或减缓风帽的磨损和漏灰。可减少可观的经济损失。

    对风帽与炉墙交界处的梯形耐火浇注台改进为上表面为斜面,使床料沿斜坡流动形成内循环有效防止积料现象。

循环流化床锅炉密相区导流台的技术突出特点有:

    1. 在返料口靠近炉墙处设置上表面为小倾角的耐火浇注台。

    2. 返料离开返料口后做近似平抛运动,防止大量的返料冲刷风帽。

    3. 返料口耐火浇注台上表面与水平面夹角在 10°-18°之间。

    4. 对风帽与炉墙交界处的梯形耐火浇注台改进为上表面为斜面。使

    床料沿斜坡流动形成内循环有效防止积料现象。耐火浇注台上表面与水平面夹角在 30°-45°之间。

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  5、实施入炉煤均匀抛撒

低碳燃烧   超低排放技术   烟气再循环

    入炉煤均匀抛撒可以减少炉内硝的产生量。采用专利射流喷嘴技术对播煤风射流方向和风箱进行调整。在落煤管处用气体射流将入炉煤均匀抛撒在料层里可以降低火焰中 HCN 浓度从而减少快速型 NOx 生成量。采用的专利技术介绍:电站循环流化床锅炉给煤口一般开在炉膛下部(距床底部 1.2 米左右),燃煤通过给煤管道进入炉膛下部的床料中然后燃烧。给煤管道与水平方向的夹角一般在 60°左右,这样陡的角度使得燃煤集中落在床料中并形成堆状不利于快速燃烧,还导致燃烧后的灰渣在烟气中分布不均匀,燃烧后的灰渣收到炉内烟气压力从而偏向给煤口所在的炉墙(水冷壁),进一步导致该侧水冷壁受到高浓度的灰渣冲刷磨损,严重时会出现磨损泄漏然后停机检修,严重影响了正常生产。现行的循环流化床锅炉给煤管道及给煤口的吹扫风和播煤风效果都很差,煤堆积在料层里的现象经常发生,原因是播煤风没有风室和喷嘴表现为强度太弱(见图 1、图 2)。现在常用的办法是在给煤口形成一个弧形风口以加强吹扫但效果不好。播煤风因其起管式射流喷嘴不到播煤作用导致粗煤矸石颗粒长期撞击给煤口炉内的耐火耐磨材料使其脱落,耐火耐磨材料脱落后水冷壁就裸露出来,裸露的水冷壁管不久就被煤矸石颗粒撞击磨损泄露,泄露后就得停炉检修。

    所以,有必要设置一种喷嘴在给煤口下方形成一股较强的弧形射流将入炉煤吹撒开来,防止大量的入炉煤堆积在靠近炉墙的料层中,进一步防止煤燃烧后的灰渣在烟气中分布不均匀从而防止水冷壁受到高浓度的灰渣冲刷磨损。

低碳燃烧   超低排放技术

    本实用新型发明专利所述的一种用流化床锅炉给煤口的管式喷嘴组,它包括給煤管道、原播煤风管、炉墙、给煤口、原弧形播煤风口、管式喷嘴、播煤风箱、料层、管式喷嘴组,其特征是:在给煤口下方设置管式喷嘴,8 个管式喷嘴组成管式喷嘴组,管式喷嘴组呈矩形状,管式喷嘴组内置在播煤风箱里,播煤风箱的体积是原播煤风管的数倍。

安装施工方法:

  1)、将现有流化床锅炉原播煤风管体积扩大变为新播煤风箱(如图 3 中 7 所示),播煤风箱的体积是原播煤风管的体积的数倍。高流速的播煤风来风在体积较大的播煤风箱里流动速度会变小,播煤风的静压会变大,这样管式喷嘴两侧的压力差会变大从而气体射流会增强。

  2)、在现有流化床锅炉给煤口下方的原矩形播煤风口设置管式喷嘴,对播煤风口进行改造,对矩形播煤风口进行尺寸修正。管式喷嘴长 250mm,直径 32mm,壁厚 5mm,材质采用耐热耐磨钢 0Cr25Ni20。对没有设置下部播煤风口的锅炉则增加下部播煤风口。

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  3)、 6-8 个管式射流喷嘴形成管式喷嘴组。

  4)、管式射流喷嘴组矩形状,下部 8 个管式射流喷嘴喷射方向超过布风板的纵向中心线 200mm。管式喷嘴组在矩形给煤口下方形成一股较强矩形射流将入炉煤吹撒开来,防止大量的入炉煤堆积在靠近炉墙的料层中。

  5)、管式射流喷嘴组内置在播煤风箱里。

  6)、射流喷嘴用碎钢板连接焊接在风箱壳体上。

  7)、射流喷嘴间的缝隙用碎钢板填充焊接不漏风。

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 6、分离器效率和返料器改造完善

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   返料器返料风的压力、温度选择不好不利于脱硝,要对其调整,必要时进行供气系统和返料器布风板的改造。循环倍率不当不利于脱硝,要对其调整,进行分离器提效改造;用耐火耐磨材料形成水平烟道倾斜和水平烟道后部再渐缩,中心筒变短与偏置。由于分离器入口烟气速度偏低,通过增加分离器进口耐磨料层的厚度,减少进口面积增大进口烟气流速。本次改造增加凸台缩口后,进入分离器入口烟气流速增加到 26-30 m/s,效率有望进一步提高。

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    通过分离器入口截面缩小改造后,返料量会大大增加,改造时按实际需要的风量对返料器返料风速进行优化设计,保证松动风在保证流化的前提下风量最小,以防反串影响分离器效率,返料风可调性好,以保证返料通畅。 本部分改造内容主要涉及浇注料的敷设。

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  7、料层低氧燃烧调整改造


    循环流化床锅炉普遍存在着料层富氧燃烧硝量较大的问题,防止结焦采用较大的一次风率和二次风大角度向下倾斜是其主要原因。料层氧量偏高会对炉内脱硝产生负面影响,必需进行优化调整和局部改造,实施中采用专利技术用水气调整锅炉两侧一次风中的氧量,料层低氧燃烧,从而达到低硝燃烧,可以大幅度降低燃烧中产生的硝量。当床温已经较高时(接近 980℃)调整循环灰量使床温下降不明显需要增大一次风降床温时,需要对料层强制降低氧量,增风不增氧!实现低温低氧燃烧。在锅炉一次风道中设置水雾化喷嘴,使用工业水、井水、循环水,降低一次风含氧量,抑制床温,同时在保证流化效率的前提下,适当提高二次风率,为二次风合理的空气分级创造条件。

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    料层低氧燃烧技术克服了烟气再循环带来的诸多弊端,如空预器腐蚀积灰、风机叶轮腐蚀、风机振动等问题。

    料层低氧燃烧能起到高效降低氮氧化物作用,是在二次风喷口改造的基础之上才能可靠实现的。究其原因在于循环流化床本来就中心缺氧,加入水汽后会加剧这种情况,所以必须经过二次风改造(导流台和倾角改造)保证炉膛氧量的均匀性。个别工程由于没做二次风改造,直接加设烟气再循环后燃烧工况变得十分恶劣,CO 排放能达到 10000ppm 或更高。但是经过二次风改造的 CFB 锅炉加设料层低氧燃烧系统,不仅能改善燃烧,使整个燃烧在炉膛高度和水平方向上均匀化。

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  8、鳍片上设置导流板(中部Π形鳍片焊接)


烟气再循环

    针对哪些床温高、硝量过高的现象,需要调整炉膛中部吸热量,降低床温。采用在中部水冷壁鳍片焊接导流板(垂直于鳍片的扁钢)即Π形鳍片专利技术。当床温已经较高时(接近 980℃),需要在四面墙中部水冷壁鳍片上焊接导流板增强炉膛上部吸热量,可影响床温下降。

    自标高 9945mm 开始在焊接水冷壁鳍片上焊接导流板,焊到标高12000mm 处,导流板用 Cr25Ni20 扁钢,6*30,鳍片上焊两道扁钢且双面点焊。在Π形鳍片终结处焊倾斜梳形板形成防磨槽起到防磨作用。

    本实用新型发明目的在于提供一种用于流化床锅炉管排的梳形肋片本实用新型发明采取下述技术方案:

    1. 梳形肋片的一边是多个半圆弧状和线段间隔组成梳形,另一边是直线。

    2. 梳形肋片厚 8 mm。

    3. 梳形肋片每段长度以 1 米为限,段与段接缝处交错 50 mm 同时形成了膨胀缝, 并防止接缝处形成细小烟气走廊使管排产生新的磨损。

    4. 梳形肋片横向焊在管排的弧形表面即梳形肋片与管排中心线垂直,肋片不焊接的另一边超过管排表面 10mm。

    本实用新型目的是防止流化床锅炉内含灰烟气纵向冲刷管排时产生磨损。梳形肋片横向焊在管排的弧形表面即梳形肋片与管排中心线垂直,肋片不焊接的另一边超过管排表面 10mm。当含灰烟气纵向冲刷管排的梳形肋片时因肋片不焊接的另一边超过管排表面 10mm 从而保护了管排不被烟气纵向冲刷,有效避免了磨损;可减少流化床锅炉用户因管排频繁磨损泄露停机导致的较大的经济损失。另外导流板还有防止侧磨作用,烟气携带物料首先和导流挡板撞击,然后再冲刷水冷壁管,大幅度减少了物料速度和动力,降低了下游水冷壁的侧磨。为防止导流挡板的变形,导流挡板长度为 500mm,厚度 6mm,材质0Cr25Ni20,需要在导流挡板的垂直方向设置膨胀缝 5mm,相邻膨胀缝错列布置。

超低排放技术

   循环流化床锅炉水冷壁п、E 型鳍片,在设计上克服了现行平板式鳍片存在的诸多缺点,又有独特的创新设计。其突出优点有:

    1. п、E 型鳍片改变了紧贴垂直水冷壁管排表面及管间凹槽的贴壁灰流的流动方向。

    2. п、E 型鳍片改变了紧贴垂直水冷壁管排表面及管间凹槽的贴壁灰流的流层纵向和横向厚度。

    3.当炉内沿平板式鳍片(形成的管间凹槽)大流量贴壁灰流碰到п、E 型鳍片时则灰流被阻挡大多离开平板式鳍片(凹槽),使贴壁灰流有所减速并沿п、E型鳍片表面流动,这样贴壁灰流对п、E 型鳍片两侧的垂直水冷壁管的磨损就大大减小。

烟气再循环

9、对现有 SNCR 提效改造

    对现有 SNCR 的喷嘴雾化情况全面检查,对喷枪布点进行分析,确认氨水在烟道内的均匀性,确认烟气温度区域对脱硝的适应性(找到最佳的温度区域)。

    利用喷枪往炉内烟气中喷氨水或尿素的脱硝方法简称 SNCR,脱硝效率能达到 60&-80%,这种方法要求烟气温度在 1100℃-850℃。

    现行的电站循环流化床锅炉的多个脱硝喷枪都设置在炉膛出口水平烟道。脱硝喷枪设置在炉膛出口水平烟道,存在较大的弊端,炉内喷氨水或尿素的脱硝方法要求烟气温度在 1100℃-850℃,现行的循环流化床锅炉在运行中负荷低时炉膛出口水平烟道的烟气温度低于 850℃导致脱硝效率很低甚至烟气脱硝不达标。按现行的大气环保政策锅炉烟气排放物硝不达标锅炉就得停止运行。所以,有必要在循环流化床锅炉的脱硝喷枪布置上进行改进提高脱硝效率,大幅度降低锅炉排放的烟气的中的硝,设计和推行一种循环流化床锅炉的脱硝喷枪布置系统。提高脱硝效率的方法是在锅炉炉膛中部布置脱硝喷枪,锅炉炉膛中部烟气的温度在 980℃-850℃,满足炉内喷氨水或尿素的脱硝方法要求,炉膛中部至炉膛出口的高度有 15 米使得喷入炉内的氨水或尿素由充足的反应空间和反应时间。

发明内容

    本实用新型目的在于提供一种用于循环流化床锅炉的脱硝喷枪布置系统。

    一种用于循环流化床锅炉的脱硝喷枪布置系统,它包括锅炉炉膛、水平烟道、脱硝喷枪、屏式受热面、后墙、前墙、弧形雾化气流,其特征是:

    1、在锅炉炉膛中部的前墙和后墙布置多个倾斜的脱硝喷枪。

    2、前墙和后墙布置的多个脱硝喷枪都在同一水 平面内。

    3、前墙和后墙布置的多个脱硝喷枪形成对冲,对冲的两个脱硝喷枪中心线对照。

    4、每个脱硝喷枪向下倾斜,脱硝喷枪与水平面的夹角不大于 30°。

    5、脱硝喷枪出口的气流在炉内上升烟气的作用下形成弧形雾化气流。

    6、前墙和后墙布置的多个脱硝喷枪形成对冲,每两个对冲的脱硝喷枪的弧形雾化气流形成一个 W 雾化气流。

    7、倾斜的脱硝喷枪伸进炉膛内 150mm。

    8、脱硝喷枪前部 150mm 段采用激光熔敷高耐磨材料 0.5mm 厚,脱硝喷枪采用 Cr25Ni20 耐热耐磨钢制造。

    9、在锅炉炉膛中部的前墙和后墙布置的多个脱硝喷枪要避开屏式受热面。

低碳燃烧

    本实用新型在锅炉炉膛中部布置脱硝喷枪,锅炉炉膛中部烟气的温度在 980℃-850℃,满足炉内喷氨水或尿素的脱硝方法要求,炉膛中部至炉膛出口的高度有 15 米使得喷入炉内的氨水或尿素由充足的反应空间。

  10、运行优化调整

    一些主要运行参数的长期习惯于偏离优化值会对炉内脱硝产生负面影响,主要由业主配合按照技术要求调试:

★ 优化调整一次风率;一次风率过度偏离,不利于脱硝,需进行优化调整,建立在入炉煤粒度得到保证,必要时采用完全细筛机。

★ 优化调整二次风配比。

★ 优化调整床温。床温偏离幅度过大,如增大一次风调整床温极不利于脱硝,必需进行优化调整。对绝热式分离器采用温风流化技术,调整循环倍率对床温偏离进行纠正,对返料器进行改造调整循环倍率。

★ 优化调整烟气氧量。控制烟气氧量及正确判断,照顾到炉内脱硫。

★ 优化调整床压。适当调整料层,调试料层对床温和 Nox 排放的影响。

★ 优化调整循环倍率;通过运行调整或采取加灰措施调整循环倍率,影响床温。

    运行调整时压减一次风量使料层低氧燃烧可减少硝的生成量,但当床温已经较高时(接近 980℃)就只能调整循环灰量(增加补充循环灰系统,细底渣破碎后过 0.8mm 孔筛可以充当循环灰)使床温下降以实现料层低温燃烧。首先要保证循环回路的正常运行,返料风压、返料风量足够,返料风帽出风口直径足够大。

在以上各个调整中观察烟气中 NOx 的变化,找到各个参数对烟气中NOx 的影响,最后制定最佳的有利于脱硝的运行参数。

案例分析:

    山西右玉电厂 2 台 1178t/hCFB 锅炉低氮燃烧改造(张全胜携 45 项专利进行技术支持),目前正在实施。欢迎业内人士到改造现场莅临指导。

    内蒙达拉特新能能源集团公司电厂(汽水车间)实施 SNCR 脱硝 3-4个月后,出现省煤器严重积灰发展到堵灰。锅炉燃烧劣质烟煤。

    2015 年 3 月邀请中电联原 CFB 首席专家张全胜去现场解决问题,做技术诊断,讲课与交流,出方案;4 月实施改造第一台锅炉,至 9 月 3 台锅炉皆改造调整调试好。

    3 台 CFB 锅炉 SNCR 脱硝的氨水耗量皆趋近于零!防止了 SNCR 引起省煤器堵灰!改造后氨水耗量为零!且最低 NOx 134mg/Nm3!投入 SNCR 就可以做到脱硝超低排放 40mg/Nm3 左右了!

    云南宣威磷电公司电厂 3 台 240t/hCFB 锅炉在 2009 年实施中部风改造后,没有上 SNCR 系统烟气中 NOx 自然在 180mg/Nm3 以下!(当时张全胜任磷电公司总经理助理分管电厂)。

超低排放技术

  省煤器积灰清理后                                   SNCR 导致的省煤器堵

CFB 烟气脱硝超低排放或超低氨耗改造技术路线

    炉内深度低氮燃烧技术(DLNC),强调炉内深度低氮燃烧脱硝;炉内深度脱硝的深度表现在二次风深度分级、较低一次风率、深度的料层低氧燃烧技术、深度的料层飞灰催化燃烧技术;还表现在追求炉内脱硝效率的最大化(60-70%与床温有关),但不刻意追求炉内脱硝效率的最大化这是为了照顾到 SNCR 系统正常脱硝需要的烟气温度和氧量。“DLNC+SNCR 提效”才能保证 CFB 锅炉烟气脱硝超低排放。

    炉内深度低氮燃烧技术(DLNC),技术特点主要表现在:二次风深度分级燃烧 ,料层飞灰催化燃烧,深度料层低氧燃烧,较低一次风率

★ 优化炉内物料流态化状况(对风帽和布风板改进提供技术支持)

★ 改善着火燃尽特性(粒度调整、燃煤均匀抛撒和返料均匀着床技术)

★ 五大循环(内、外、底渣、飞灰、烟气)

★ 五口改造(风帽出风口、二次风口、燃煤入口、播煤风口、返料口)

★ 五大均匀(一次风、二次风、燃煤、返料、烟温)

★ 放灰加灰(调整循环倍率影响床温)

★ 三消二降(消除局部富氧、降低普遍富氧、消除局部缺氧、消除局部高温、降低普遍高温)

★ 还原区有效降氮高度与氧化区高效脱硫脱硝(SNCR)

★ 热量再循环维持床温,烟道送风与喷水(兼顾脱硫)

    DLNC 烟气脱硝超低排放系统的技术特点还集中表现在:一个突出、两者结合、三项兼顾、四个均匀、五口改造、六种循环。

  1). 突出深度超低氮燃烧技术

    深度低氮燃烧技术区别于普通的低氮燃烧就在于深度和高效,维持锅炉稳定燃烧前提下的炉内脱硝效率高达 70%左右。

  2). 两者结合原则

    坚持深度低氮燃烧与 SNCR 提效相结合,深度超低氮燃烧必须与 SNCR提效结合才能达到烟气脱硝超低排放。单打独斗是无法做到烟气脱硝超低排放。

    这里要强调过低的床温和过低的氧量对应的低氮燃烧烟气脱硝排放值虽然很低,但是这是以牺牲锅炉设计燃烧效率为前提的,是以牺牲 SNCR不反应为前提的最终达不到超低排放要求,业主是不答应的,业主是难以接受的。

  3).三项兼顾

    深度低氧低温燃烧:要兼顾到到床温满足 SNCR 反应温度窗使 SNCR 能正常发挥作用;要兼顾到床温和氧量满足锅炉设计燃烧效率;要兼顾到对炉内脱硫喜氧的影响。低氮燃烧改造后,炉膛上部的燃烧份额会提高,炉膛出口烟气温度与床温相差很小,这更加有利于实现后期 SNCR 所要求的温度窗口和飞灰的燃尽。低负荷时采用 SNCR 中部喷枪,确保 SNCR 所要求的温度窗口,同时此温度窗口区域氧量充足,使 SNCR 发挥的效率最高。

  4).四个均匀

    流化的均匀。给煤的均匀抛撒。物料与烟气氧量的均匀。返料的均匀着床。通过四个均匀达到物料与烟气的温度均匀,温度均匀的目的在于消除局部高温引起的硝量峰值,实现理想的 880~940℃最佳低氮温度环境。局部氧量均匀维持了炉内密相区整体低氮环境还原性气氛。

  5).五口改造

    风帽出风口。

    燃煤入口。

    播煤风口。

    返料口。

    通过以上五口改造,消除局部富氧、降低普遍富氧、消除局部缺氧、消除局部高温。

  6).六种循环

    内循环。

    外循环。

    底渣再循环。飞灰再循环。烟气在循环。热量再循环。

    通过以上六种循环,解决锅炉高、低负荷下的床温超高或超低严重影响烟气脱硝超低排放效果的问题。

    以上方法如果全用,可以使 CFB 锅炉达到烟气脱硝近零排放!

    以上方案如果采用其中几个实施,可以使 CFB 锅炉达到烟气脱硝达到标准排放或超低排放!

CFB锅炉烟气脱硝超低排放技术路线比较

技术路线

投资

系统与工程

运行费用

备 注


DLNC+SNCR

系统简明,工期短

放弃SCR,床温同时照顾到两者,超排效果好


SNCR+SCR

系统复杂,工程量大

中小锅炉适合烟气温度的烟道高度太小,拉出烟道导致投资巨大。需要停止炉内脱硫(防止催化剂中毒)。


SNCR+炉后o3

系统复杂,工程量大

需要配套半干法脱硫系统。废水硝酸难以处理。


SNCR+电子束

系统复杂,工程量大

废水硝酸难以处理。


普通低氮燃烧+SNCR

较大

系统简明,工期短

较大

床温难以同时照顾到两者,较难达到超排


低氮燃烧+SNCR+SCR

很大

系统复杂,工程量大

很大

  没有必要!


单独SNCR

达不到超低排放!


单独低氮燃烧

达不到超低排放!(床温要大于880℃,氧量要大于2.5%)




CFB锅炉烟气脱硝超低排放各技术性分析比较

项目

SNCR+SCR

深度低氮燃烧+SNCR

COA

反应剂

NH3、尿素、氨水

脱硝氧化剂

反应温度

280~420℃

燃烧850-950℃

COA:70~90℃

催化剂

成份主要为TiO2、V2O5、WO3

不需要用催化剂

不需要用催化剂

脱硝效率

满足项目要求,但较难保证稳定性

满足项目要求且易保证稳定性

满足项目要求

SO2/SO3氧化

会导致SO2/SO3氧化,一般要求控制氧化率在1%

不会导致SO2/SO3氧化

不会导致SO2/SO3氧化

NH3逃逸

一般要求控制<3ppm

系统特点

系统较为复杂,改造范围大,场地复杂,施工难度大

系统简单,改造范围小,施工难度小

系统简单,改造范围小,施工难度小

锅炉改造

    需要选取最佳反应温度,因此需对现有省煤器进行改造,同时为腾出空间,需将现有高温空预器移出,改造内容多、范围大

锅炉改造范围小,施工难度小

不需要锅炉改造

对空气预热器影响

    低温时NH3与SO3易形成NH4HSO4,造成堵塞或腐蚀,需要考虑对低温空预器进行改造

   不导致SO2/SO3的氧化,造成堵塞或腐蚀的机会较低,无需对低温空预器进行改造

   不导致SO2/SO3的氧化,造成堵塞或腐蚀的机会较低,无需对低温空预器进行改造

氨区

需要增设氨区,存在危险源,投资成本增加

无需增设氨区

无需增设氨区

系统压力损失

催化剂会造成压力损失,需要对引风机进行改造,增加能耗

不增加压力损失

不增加压力损失

燃料的影响

催化剂存在磨损,钝化,失活的情况

无影响

无影响

CFB锅炉烟气脱硝超低排放各经济性分析比较表

序号

项目

SNCR+SCR

深度低氮燃烧+SNCR

COA

机组规模

2×135MW

2×135MW

2×135MW

脱硝投资费用




1

脱硝投资改造

2×1000万元

2×350万元

2×180万元

2

省煤器等锅炉改造

2×100万元

3

低温空预器改造

2×300万元


合计

2800万元

700万元

360万元

运行费用

年运行时间按5500小时

1

脱硝剂耗量





1.1

耗量

入口NOx浓度100mg/Nm3,液氨耗量:2×0.01t/h

保留原SNCR并降低脱硝剂耗量:2×0.15t/h

入口NOx浓度100mg/Nm3,脱硝剂耗量:2×0.2t/h

1.2

单价

液氨:2000元/t

10%氨水:300元/t

脱硝剂:3000元/t

1.3

小计

22万元/年

50万元/年

660万元/年

2

电耗




2.1

运行功率

2×180kw

2×3kw

2×18kw

2.2

系统阻力增加的能耗

2×200(相对现有风机增加电耗)

2.3

电耗单价

0.4元/kW

0.4元/kW

0.4元/kW

2.4

小计

167.2万元/年

1.32万元/年

8万元/年

3

水耗




3.1

水耗

2×0.1t/h

2×0.1t/h

2×0.3t/h

3.2

水单价

2元/t

5元/t(除盐水)

5元/t(除盐水)

3.3

小计

0.22万元/年

0.55万元/年

1.65万元/年

4

蒸汽




4.1

耗量

2×0.1t/h(蒸汽吹灰器耗量)


单价

200元/t


小计

22万元/年

5

催化剂




5.1

耗量

2×58m3/年


单价

24000元/ m3

5.2

小计

278.4万元/年

维护费

80万/年

3万/年

7.2万/年


折旧费

93.3万/年(按30年计算)

24万/年(按30年计算)

12万/年(按30年计算)


运行维护折旧费用合计

663.12万元/年

78.87万元/年

688.85万元/年

CFB锅炉烟气脱硝超低排放问与答

  1、应用DLNC后飞灰、底渣含碳量会怎么变化?

    实施DLNC后不改变锅炉内的总氧量,低过后的氧量表显示值不会偏离锅炉设计值,氧量维持在3-4%,炉内上部维持过剩空气系数在1.166-1.235之间,所以飞灰含碳量不会因实施DLNC而变大。

    DLNC不主张炉内的料层太厚或太薄,以以往运行数据的中间值为好,料层差压以8KPa左右为宜(风室压力以13KPa左右为宜),料层太低底渣含碳量会变大(2012年清华大学与中电联一起与山东临沂华宇铝电签合同对其450t/hCFB锅炉进行运行优化调整,我(张全胜)是主要从事人之一,当风室压力降到9.1KPa时发现底渣含碳量增加了2个百分点)。床温直接影响底渣含碳量,DLNC主张床温调整以三大锅炉厂公认的880℃-900℃为宜(大屯能源项目350MW投标文件中所述),底渣含碳量就能控制在锅炉设计状态。所以底渣含碳量不会因实施DLNC而变大。

  2、应用DLNC后锅炉效率会怎么变化?

    上述1已经论述,底渣含碳量不会因实施DLNC而变大,飞灰含碳量不会因实施DLNC而变大,所以实施DLNC后锅炉效率不会有明显的变化。

    在脱硝超低排放的调整过程中,烟气再循环的调整量为3-5%,通过阀门开度调整可以找到排烟温度增幅最小时对应的烟气再循环量。实施烟气再循环后排烟温度比改造前增加很小,所以实施DLNC后锅炉效率不会有明显的变小。

    某化工集团240t/hCFB锅炉实施烟气再循环,烟道不保温,锅炉排烟温度增幅很小,追求的是脱硝效果明显;该厂锅炉入炉煤粒径过大、风量大、床温高、氧量高、循环倍率低,烟气再循环成为主要的脱硝途径。某集团75t/hCFB锅炉,烟气再循环量高达10%,锅炉排烟温度增幅很小。

  3、应用DLNC后蒸汽温度、减温水会怎么变化?

    提高标高后的二次风在炉膛高度的三分之一以下,还是远离屏式受热面的,燃烧生产的较高温温度场对屏式受热面影响很小。实施DLNC后不改变锅炉内的总氧量即不改变锅炉内的总风量,烟气量也 变化不大(烟气再循环量控制在3-5%),烟气流速因而也变化不大,所以应用DLNC后蒸汽温度、减温水不会有明显变化。

   内蒙某集团公司电厂3台160t/hCFB锅炉实施DLNC,提高标高后的二次风在炉膛高度的三分之一以下,改造后蒸汽温度、减温水与改造前相比没有明显变化。

  4、应用DLNC后烟气量会怎么变化?

    实施DLNC后不改变锅炉内的总氧量即不改变锅炉内的总风量,故烟气量变化不大(烟气再循环量控制在3-5%尽量走下限)。

    内蒙某集团公司电厂3台160t/hCFB锅炉实施DLNC,烟气再循环量控制在3-5%,总风量变化不大,推断烟气量变化不大(烟气量没有测点)。该电厂停止烟气再循环后同时停止SNCR,NOx仍然只有134mg/Nm3!(此时再投入SNCR就达到超低排放了)。

  5、应用DLNC后磨损情况等会怎么变化?

    实施DLNC后不改变锅炉内的总氧量即不改变锅炉内的总风量,氧量维持在3-4%(尽量走下限),烟气量变化不大(烟气再循环量控制在3-5%尽量走下限),炉膛内的烟气流速因而变化不大,所以实施DLNC后磨损变化不大(科学研究表明CFB炉内受热面的磨损和烟气流速的三次方成正比)。CFB炉内中下部的磨损和料层厚度有关,DLNC不主张炉内的料层太厚或太薄,以以往运行数据的中间值为好,料层差压以8KPa左右为宜(风室压力以13KPa左右为宜),料层太低底渣含碳量会变大,料层太高炉内中下部的磨损会变大。CFB炉内上部后墙和炉膛出口附近区域的磨损和循环倍率有关,DLNC技术不主张过高的循环倍率,汽冷式分离器的返料温度较绝热式分离器的返料温度低因而可以控制适当的循环倍率去调整床温,不必追求过高的循环倍率。

    飞灰中的粗灰再循环量控制在3-5%,相比锅炉内循环的灰量和高倍率外循环的灰量此飞灰中的粗灰再循环量很小很小,故对磨损影响很小。

    所以实施DLNC后磨损变化不大。

    内蒙某集团公司电厂3台160t/hCFB锅炉实施DLNC,烟气再循环量控制在3-5%,改造前后一年多磨损变化不大,只做常规超音速电弧喷涂防磨。

  6、应用DLNC后分离器效率会怎么变化?

    实施DLNC后不改变分离器的任何部位因而对分离器效率没有影响,实施烟气再循环后总烟气量略有升高会使分离器效率略有升高(理论上的分析)。

    当床温居高不下时就要设法提高分离器效率因而提高循环倍率,就要对分离器进行提效改造,提高分离器效率的方法有:水平烟道倾斜、中心筒偏置、入口截面再渐缩变小等。

  7、为什么说SCR脱硝技术在循环流化床上的局限性

   (1)目前国内控制氮氧化物含量的主要技术当中,由于SCR烟气脱硝技术可保证较高的主要技术当中,适当的氨逃逸,在煤粉炉中应用最广,却非循环流化床锅炉的首选。归其原因主要有以下几点:

   (2)循环流化床对煤种适用性广,燃烧工况恶劣,产生的烟气成分复杂,烟气中碱金属和灰含量较高,如采用SCR烟气脱硝工艺,不得不面对催化剂的堵塞和“失活”问题。

   (3)循环流化床一般直接喷石灰石进行炉内脱硫,旋风分离器可将未完全反应的石灰石重新返回炉膛参与反应,从而保证较高的脱硫效率。CaO会造成催化剂“中毒”和表面堵塞,减缓使用寿命。

   (4)循环流化床尾部烟道换热器布置较煤粉炉紧凑得多,空间较狭隘,省煤器的出口温度较煤粉炉低,改造难度加大。

   (5)循环流化床锅炉燃烧经常更换燃用煤种或采用混煤,烟气中SO2、SO3含量很高,易在尾部烟道形成难以清除的硫酸氢氨。

 

烟气再循环

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