循環(huán)流化床(CFB)是商業(yè)化程度較好的潔凈煤技術(shù)之一,其具燃燒效率高?燃料適應(yīng)性強?NOX生成量少?脫硫成本低等優(yōu)勢?隨著經(jīng)濟發(fā)展,燃煤?燃油和燃氣鍋爐煙氣排放的指標控制越來越嚴格,新頒布的環(huán)保標準要求對NOX?SO2和煙塵超低排放,具有低NOX排放和低SO2排放的循環(huán)流化床鍋爐也不能滿足現(xiàn)行環(huán)保標準的要求,結(jié)合CFB鍋爐工程實例,對循環(huán)流化床鍋爐燃燒條件進一步優(yōu)化,可保證流化床鍋爐初始NOX排放值在100mg/Nm3以下,為了使NOX排放值達到50mg/Nm3超低排放水平,循環(huán)流化床鍋爐需要與SNCR脫硝?SCR脫硝及SNCR和SCR相結(jié)合的脫硝等煙氣脫硝技術(shù)相結(jié)合?循環(huán)流化床鍋爐原理
1.1 循環(huán)流化床鍋爐床溫控制
循環(huán)流化床鍋爐NOX生成量與鍋爐床溫密切相關(guān),在燃燒一定煤種時,鍋爐燃燒效率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(nèi)脫硫效率隨著床溫升高到一定值后急劇下降,鍋爐床溫的選取在保證鍋爐效率的同時,需要兼顧考慮鍋爐NOX生成量和爐內(nèi)的脫硫效率,選取較為經(jīng)濟的鍋爐運行床溫,目前,流化床鍋爐已經(jīng)向超臨界?大型化參數(shù)發(fā)展,在鍋爐設(shè)計時,爐內(nèi)需要布置更多的受熱面控制鍋爐床溫在合理的數(shù)值?
1.2 循環(huán)流化床鍋爐風(fēng)量分配控制
為了降低鍋爐運行過程中NOX生成量,盡量降低布風(fēng)板一次風(fēng)量,一次風(fēng)作用保證爐內(nèi)密相區(qū)的循環(huán)物料能夠流化,通過二次風(fēng)來實現(xiàn)燃料的燃盡,適當提高鍋爐密相區(qū)上二次風(fēng)口高度,同時加大密相區(qū)二次風(fēng)的分級力度,在鍋爐運行過程中調(diào)節(jié)上下二次風(fēng)比例,增加上二次風(fēng)口風(fēng)量,選取合適的過量空氣系數(shù),控制鍋爐出口煙氣氧量?
通過控制合理的床溫和改善流化床鍋爐燃燒條件后,能夠保證NOX初始排放量在100mg/Nm3以下?為了實現(xiàn)流化床鍋爐超低排放指標,循環(huán)流化床鍋爐仍然需要采用輔助煙氣脫硝手段?
SNCR技術(shù)是在循環(huán)流化床鍋爐中成熟應(yīng)用的一種煙氣脫硝技術(shù),它具有系統(tǒng)簡單?可靠和效率高的優(yōu)點?SNCR技術(shù)關(guān)鍵點包括:還原劑選擇;還原劑噴入點選擇;合適的反應(yīng)溫度區(qū)間,為850~1150℃?
尿素因為便于運輸和儲存,并且尿素溶液穿透性好,在循環(huán)流化床鍋爐中,尿素溶液作為煙氣脫硝還原劑被廣泛應(yīng)用;尿素溶液噴入點設(shè)置在旋風(fēng)分離器入口煙道上或設(shè)置分離器出口煙道上,如圖1所示,該處煙氣溫度在880~950℃之間,正好處在SNCR較佳反應(yīng)溫度區(qū)間,采用此種布置式,SNCR在循環(huán)流化床鍋爐中的脫硝效率可以達到70%以上,但SNCR的氨逃逸率較高,較高達到8ppm,對空氣預(yù)熱器的選型設(shè)計需要特殊要求,選用脫硝專用的空氣預(yù)熱器,并且對空氣預(yù)熱器的下游設(shè)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用,流化床鍋爐因為飛灰含量高,受到催化劑選型因素的影響,在流化床鍋爐中應(yīng)用較少,隨著催化劑制造工藝的不斷提升,在循環(huán)流化床鍋爐中也可以應(yīng)用SCR技術(shù)控制NOX的排放?在循環(huán)流化床中,SCR反應(yīng)器設(shè)置在省煤器出口和空氣預(yù)熱器入口之間,如圖2所示,在鍋爐整體布置設(shè)計時,需要保證SCR反應(yīng)器入口煙氣溫度在300~420℃之間,為了滿足鍋爐滿足全負荷脫硝,必要時可對省煤器分級設(shè)計,即將省煤器分為兩級,SCR反應(yīng)器入口設(shè)置一級省煤器,SCR反應(yīng)器出口設(shè)置一級省煤器?SCR脫硝還原劑可以采用液氨,也可以采用尿素水解或熱解制氨,在SCR反應(yīng)器入口煙道噴入反應(yīng)器,噴入的NH3在催化劑的作用下與煙氣中的NOX反應(yīng),達到脫除NOX目的?
在循環(huán)流化床鍋爐中,可以采用SNCR與SCR相結(jié)合的煙氣脫硝形式,既可得到更高的脫硝效率,還可以控制脫硝系統(tǒng)氨逃逸率?在旋風(fēng)分離器入口煙道或出口煙道設(shè)置SNCR尿素溶液噴槍,在省煤器出口設(shè)置SCR反應(yīng)器,如圖3所示,通過尿素溶液噴槍噴入尿素溶液,選擇合適的NSR,尿素溶液熱解生成的氨氣與煙氣中NOX反應(yīng)后剩余的NH3,通過SCR反應(yīng)器時,煙氣中的NOX和NH3在催化劑的作用下繼續(xù)反應(yīng),這樣可以夠控制反應(yīng)器出口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SCR入口設(shè)置獨立的噴系統(tǒng),通過噴氨格柵將氨氣噴入SCR入口煙道,還原劑制備區(qū)可以與SNCR尿素溶液制備區(qū)公用,通過采用尿素溶液水解或熱解的工藝制備氨氣?
通過控制流化床鍋爐床溫,控制流化床鍋爐風(fēng)量分配和過量空氣系數(shù),改善鍋爐燃燒條件,同時采取輔助的脫硝設(shè)施,如SNCR?SCR?SNCR和SCR相結(jié)合等煙氣脫硝技術(shù),能夠保證循環(huán)流化床鍋爐出口NOX排放值達到超低排放標準的要求?
