明晟環(huán)保氨法脫硫:循環(huán)流化床鍋爐煙氣脫硝的技術(shù)改造
火力發(fā)電廠的燃煤機組在運行過程中排放的煙氣,含有大量的氮氧化物,對于環(huán)境和人體都存在嚴重的威脅。為了保證電廠工作人員以及周邊居民的人身健康,減少對于環(huán)境的污染和破壞,燃煤機組在排煙前,要對煙氣進行脫硝處理,需要增設相應的煙氣脫硝裝置。
一、煙氣脫硝概述
火電廠煙氣脫硝裝置主要是用于去除鍋爐煙氣中的氮氧化物,方法有選擇性催化還原(SCR)和選擇性非催化還原(SNCR),是指通過氨或者其相應的衍生物,作為還原劑,與煙氣中的氮氧化物進行還原反應,從而生成無害的氮氣和水,達到去除氮氧化物的目的。SCR脫硝裝置的脫硝效率可以達到90%以上,遠遠高出SNCR的20%~50%,但是運行和維護費用相對較高。而SNCR技術(shù)由于運行經(jīng)費較低,而且應用在循環(huán)流化床鍋爐(CFB)中,*可以滿足國家規(guī)定的電廠鍋爐煙氣排放標準。加上利用SNCR技術(shù)對CFB鍋爐進行技術(shù)改造,可以簡化改造工程量,避免對氣預熱器、引風機及省煤器等方面的改造,相對比較簡便。因此,SNCR技術(shù)十分適用于CFB鍋爐的煙氣脫硝改造。
二、循環(huán)流化床鍋爐煙氣脫硝的技術(shù)改造
主要針對SNCR煙氣脫硝技術(shù)進行分析。
1.還原劑的注射
對CFB鍋爐進行煙氣脫硝技術(shù)改造,需要選擇適當?shù)倪€原劑注射點,確保煙氣脫硝可以起到佳的效果。根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)和實踐顯示,旋風分離器人口可以說是還原劑的佳注射點。通過對流場的計算,結(jié)合鍋爐的實際運行分析,煙氣在旋風分離器內(nèi)停留的時間相對比較穩(wěn)定,在1s左右,而旋風分離器中的穩(wěn)定也基本不會發(fā)生變化,還原劑的佳反應停留時間為0.5s,1s左右的停留時間足夠其與煙氣進行充分反應。
2.還原劑與煙氣的充分混合
通常情況下,鍋爐爐型越大,還原劑與煙氣的混合效果就相對越差,難以保證混合的均勻性,也就無法保證煙氣脫硝的效果。這也一直是困擾SNCR技術(shù)在大型燃煤機組應用的重大問題。因此,技術(shù)人員要采取適當措施,保證混合的均勻性,就可以*提高煙氣脫硝的效率和質(zhì)量。
對于CFB鍋爐而言,其旋風分離器中的氣流比較混亂,流場復雜,難以進行準確把握。隨著固相的分離,其中的氣體會沿著分離器的內(nèi)壁進行旋轉(zhuǎn),而旋轉(zhuǎn)過程中形成的回流區(qū),為氣相的擴散以及還原劑與煙氣的充分混合提供了良好的環(huán)境和條件,對于噴氨脫硝反應可以說是非常有利的。
與煤粉爐相比,循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)構(gòu)布置較為特殊。其爐膛出口相對較窄,采用SNCR裝置,可以向多個煙道同時噴入氨水進行煙氣脫硝,而狹窄的爐膛設計加上旋風分離器的中心筒,可以起到減緩煙氣流速的效果,使得反應時間延長,反應更加充分。這也是CFB鍋爐應用SNCR的脫硝效率高于普通煤粉爐的原因。而且,CFB鍋爐更設有兩個及以上旋風分離器,可以將氨的利用效率提到zui高,減少其逃逸。
3.需要注意的問題
(1)還原劑的選擇
通常情況下,SNCR煙氣脫硝技術(shù)使用的還原劑為尿素或者液氨。兩者在技術(shù)應用方面存在一定的差異,要進行全面細致地分析。
首先,使用尿素作為還原劑時,其熱解產(chǎn)物是NH3和HNCO,由于沒有增加爐內(nèi)氣體的酸性,通常情況下不會對鍋爐結(jié)構(gòu)造成影響。從脫硝過程中發(fā)生的化學反應來看,氨與煙氣中的氮氧化物發(fā)生了相應的化學反應,生產(chǎn)了中性的氮和水,而相比之下,氮氧化物的酸性反而更強。因此在煙氣脫硝之后,鍋爐內(nèi)氣體的酸性實際上會有所下降。
其次,使用液氨作為還原劑時,其會在蒸發(fā)器的作用下,轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w狀態(tài),經(jīng)空氣稀釋后,進行爐內(nèi),與尿素相比,省略了熱解生成NH3和HNCO的過程,直接可以與氮氧化物反應。而同時,純凈的氨屬于中性物質(zhì),同樣不會對鍋爐造成腐蝕和影響。
(2)對鍋爐的影響
鍋爐在運行中,煤中的硫會在燃燒的情況下生成SO2,夾雜少數(shù)SO3。而無論是尿素還是液氨,煙氣中的SO3都會與逃逸的氨發(fā)生反應,生成氨化合物和硫銨。而硫銨具有強烈的腐蝕性,可能導致鍋爐尾部煙道設備的腐蝕與損壞。因此,要采取相應的措施,對氨的逃逸進行控制,同時采取必要的爐內(nèi)脫硫措施,減少煙氣脫硝對于鍋爐設備的影響和破壞。
4.對機組安全運行的影響
一般情況下,運營中的鍋爐一旦停爐,會造成嚴重的經(jīng)濟損失,而為了減少這種損失,煙氣脫硝裝置的安裝往往都是在機組正常運行的情況下進行的。而脫硝裝置的安裝區(qū)域,距離風機、風道、煙道以及電纜等較近,因此在進行施工改造時,需要采取相應的措施,對其進行施工保護,避免對于機組運行安全的影響。
三、結(jié)語
總而言之,SNCR煙氣脫硝技術(shù)在循環(huán)流化床鍋爐中的應用,可以減少二次污染,對煙氣進行凈化,具有較好的脫硝效率。在進行技術(shù)改造的同時,要充分考慮其對于循環(huán)流化床鍋爐的影響,在保證機組安全經(jīng)濟運行的前提下,減少煙氣對于環(huán)境的污染和破壞,兼顧經(jīng)濟效益和社會效益。
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