循(xún)環流化床(CFB)是(shì)商業化程度較好的潔淨(jìng)煤(méi)技術之一,其具燃燒效率高、燃料適(shì)應性強、NOX生成量少、脫硫成本低等優勢(shì)。隨著經濟發展,燃(rán)煤、燃油和燃氣鍋爐煙(yān)氣排放的指(zhǐ)標控製越來越嚴格,新頒布的環保標準要求對NOX、SO2和煙塵超低排放,具有低NOX排放和低SO2排放的循環流化床鍋爐(lú)也不能滿足現(xiàn)行環保標準的要求,結合CFB鍋(guō)爐工程實例,對循環流化床鍋爐燃燒條件進(jìn)一步優化,可保(bǎo)證流化床鍋爐初始(shǐ)NOX排放值在100mg/Nm3以下,為了使NOX排放值達到50mg/Nm3超(chāo)低排放(fàng)水平,循環流化床鍋爐需要與SNCR脫硝、SCR脫硝及SNCR和SCR相結合的脫硝等(děng)煙氣脫硝技(jì)術相結(jié)合。循(xún)環流化床鍋(guō)爐原理
1.1 循環流化(huà)床鍋爐床溫(wēn)控製
循環流化床鍋爐NOX生成量與鍋爐床溫密切相關,在燃燒一定煤種(zhǒng)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,爐內脫硫(liú)效率隨著床溫升高到一定值後急劇下降,鍋爐床溫的選取在保證鍋爐效率的同時,需(xū)要兼顧考慮(lǜ)鍋爐NOX生成量和爐內的脫硫效率,選取(qǔ)較為經濟的鍋爐運行床溫,目(mù)前,流化床(chuáng)鍋爐已經向超臨界、大型化參數發展,在(zài)鍋爐設計時,爐內需要布置更多的(de)受熱(rè)麵控製鍋爐床溫在合理的數值。
1.2 循環流化床鍋爐(lú)風量分配控製
為了降低鍋爐運行過程中NOX生成量,盡量降低布風板一次風量,一次風作用保證爐內密相區的循環(huán)物料能夠流化,通過二次風來實現燃料(liào)的燃盡,適當提高鍋爐密相區上二次風口高度,同時(shí)加大密相區二次風(fēng)的分級力度,在鍋爐運行過程(chéng)中(zhōng)調節上下二次(cì)風比例,增(zēng)加(jiā)上二次風口風量,選取合適的過量空氣係數,控製鍋爐出口煙氣氧量。
通(tōng)過控製合理的床溫和改善流化床鍋爐燃燒條件後,能夠保證(zhèng)NOX初始排放量在100mg/Nm3以下。為了實現流化床鍋爐超低(dī)排放指標,循環流化床鍋爐仍然需要采用輔助煙氣脫硝手段。
SNCR技術是(shì)在循環流化床鍋爐中成熟應用的一種煙氣脫硝技術,它具有係統簡(jiǎn)單、可靠和效率高的優點。SNCR技術關(guān)鍵點包括:還原劑選(xuǎn)擇;還(hái)原劑噴入點選擇;合適的反應溫度區間,為850~1150℃。
尿素因為便於運輸和儲存(cún),並且尿素溶液(yè)穿透性(xìng)好,在循環流化床鍋爐中,尿素溶液(yè)作為(wéi)煙氣脫硝還原劑被廣泛應用;尿素溶液噴入點設置在旋風分離(lí)器入口煙道上或設置分(fèn)離器出口(kǒu)煙道上,如圖1所示,該(gāi)處煙氣溫度在(zài)880~950℃之間,正好處在SNCR較佳反應溫度區間,采用此種布置式(shì),SNCR在循環(huán)流化床鍋爐中(zhōng)的脫硝效率可以達(dá)到70%以上,但SNCR的氨逃逸(yì)率較高,較高達到8ppm,對空氣預(yù)熱(rè)器的選型設(shè)計需(xū)要特殊要求,選用脫硝專用的空氣預熱器,並且對空氣預熱器的下遊設備也(yě)有較大影響。
SCR技術作為一種成熟的煙氣脫硝技術在煤粉鍋爐中被廣泛采用,流化床(chuáng)鍋爐因為飛灰含量高,受到催化劑選型因素的影響,在流(liú)化床鍋爐中應(yīng)用較少,隨(suí)著催化劑製造工藝的不斷提升,在循環流化床(chuáng)鍋爐中也可以應用SCR技術控(kòng)製NOX的(de)排放。在循環流化床中,SCR反應器設置在省煤器出口和空氣預熱器入口之間,如圖2所示,在鍋爐整體布置設計時,需要保證SCR反應器入口煙氣溫度在(zài)300~420℃之間,為了滿足鍋爐滿(mǎn)足全負荷脫硝,必要時可對省煤器(qì)分級設計,即將省煤器分為兩級,SCR反應器入口設置一級省煤器,SCR反應器出口設置一級省煤器。SCR脫硝還原劑可以(yǐ)采用液氨,也可以采用尿素水解或熱解製氨,在SCR反應器入口煙道噴入反應器,噴入的NH3在催化劑的作用(yòng)下與煙氣中的NOX反應,達到(dào)脫除NOX目(mù)的。
在循環流化床鍋爐中,可以采用SNCR與SCR相結合(hé)的煙氣(qì)脫(tuō)硝形式,既可得到更高的脫硝效率(lǜ),還可以控製脫硝係統(tǒng)氨逃逸率(lǜ)。在(zài)旋風分(fèn)離器入口煙道或出口煙道設置SNCR尿素溶液噴(pēn)槍,在省煤器出口設置SCR反應(yīng)器,如圖3所示,通過尿素溶液噴槍噴入尿素溶(róng)液,選擇合適的NSR,尿素溶液熱解(jiě)生成的氨氣與煙氣中NOX反應後剩餘的NH3,通(tōng)過SCR反應器時,煙氣中(zhōng)的NOX和NH3在催(cuī)化劑(jì)的作用下繼續反應,這樣可以夠控製反應器(qì)出口NH3逃逸率在3ppm以(yǐ)下。為了達到較高的煙氣脫硝效率,也可以(yǐ)在SCR入口設置(zhì)獨立(lì)的噴係統,通過噴氨格柵將氨氣噴入SCR入(rù)口煙道,還原劑製備區可以與SNCR尿素溶液製備區公用,通過采用(yòng)尿素(sù)溶液水解或熱解的工藝製備氨氣。
通過控製流化(huà)床鍋爐床溫,控製流化床鍋爐風量(liàng)分配和過量空氣係數(shù),改善鍋爐(lú)燃燒條件,同時(shí)采取輔助的(de)脫硝設施,如SNCR、SCR、SNCR和SCR相結合等煙氣脫硝技術,能夠保證循環流化床鍋爐出口NOX排放值達(dá)到超低排放標準的要求。