一廠脫硝技改工程介紹

納雍一廠脫硝技改工程介紹

2013年4月21日設(shè)備劃分與崗位設(shè)置硝區(qū)：主機(jī)一部負(fù)責(zé)氨區(qū)：燃運(yùn)一部負(fù)責(zé)硝區(qū)、氨區(qū)不設(shè)置值班崗位，裝設(shè)工業(yè)電視遠(yuǎn)方監(jiān)控。所有數(shù)據(jù)采集、運(yùn)行控制進(jìn)入主機(jī)和除灰DCS。學(xué)習(xí)交流的目的建立脫硝系統(tǒng)運(yùn)行的感性認(rèn)識(shí)引導(dǎo)專業(yè)自學(xué)方向?yàn)槊撓踹\(yùn)行培訓(xùn)打下基礎(chǔ)

脫硝目的NOX是NO、NO2、N2O等物質(zhì)的總稱，由其引起的環(huán)境問題及對(duì)人體健康的危害可以歸納如下：NOX對(duì)人體的制毒作用，尤其是NO2，可以引起支氣管和肺氣腫等呼吸系統(tǒng)疾病；NOX對(duì)植物具有損害作用；NOX是形成酸雨、酸霧的主要污染物；NOX與碳?xì)浠衔锕餐饔每尚纬晒饣瘜W(xué)煙霧；NOX參與臭氧層的破壞。NOX的形成

在煤的燃燒過程中，NOx的生成量和排放量與燃燒方式，特別是燃燒溫度和過量空氣系數(shù)等密切相關(guān)。燃燒形成的NOx可分為燃料型、熱力型和快速型3種。其中快速型NOx生成量很少,可以忽略不計(jì)。熱力型NOx，指空氣中的氮?dú)庠诟邷叵卵趸蒒Ox。當(dāng)爐膛溫度在1350℃以上時(shí)，空氣中的氮?dú)庠诟邷叵卤谎趸蒒Ox

,當(dāng)溫度足夠高時(shí),熱力型NOx

可達(dá)20%。過量空氣系數(shù)和煙氣停留時(shí)間對(duì)熱力型NOx的生成有很大影響。NOX的形成燃料型NOx，指燃料中含氮化合物在燃燒過程中進(jìn)行熱分解，繼而進(jìn)一步氧化而生成NOx。其生成量主要取決于空氣燃料的混合比。燃料型NOx約占NOx總生成量的75%～90%。過量空氣系數(shù)越高,NOx的生成和轉(zhuǎn)化率也越高。NOX的形成快速型NOx，指燃燒時(shí)空氣中的氮和燃料中的碳?xì)潆x子團(tuán)如CH等反應(yīng)生成NOx。主要是指燃料中碳?xì)浠衔镌谌剂蠞舛容^高的區(qū)域燃燒時(shí)所產(chǎn)生的烴,與燃燒空氣中的N2發(fā)生反應(yīng)，形成的CN和HCN繼續(xù)氧化而生成的NOx。在燃煤鍋爐中，其生成量很小，一般在燃用不含氮的碳?xì)淙剂蠒r(shí)才予以考慮。脫硝基本技術(shù)及概念

降低NOx排放主要有兩種措施。一、控制燃燒過程中NOx的生成，即低NOx燃燒技術(shù)；二、對(duì)生成的NOx進(jìn)行處理，即煙氣脫硝技術(shù)。一廠脫硝技術(shù)的選擇LNB+SCRLNB低氮燃燒技術(shù)SCR選擇性催化還原脫硝技術(shù)低氮燃燒技術(shù)介紹

措施原則：降低過量空氣系數(shù)和氧氣濃度，使煤粉在缺氧條件下燃燒；降低燃燒溫度，防止產(chǎn)生局部高溫區(qū)；縮短煙氣在高溫區(qū)的停留時(shí)間等。低NOx燃燒技術(shù)主要包括：低過量空氣系數(shù)、空氣分級(jí)燃燒、燃料分級(jí)燃燒、煙氣再循環(huán)、低NOx燃燒器。低氮燃燒技術(shù)介紹低過量空氣系數(shù)使燃燒過程盡可能地在接近理論空氣量的條件下進(jìn)行，隨著煙氣中過量氧的減少，可以抑制NOx的生成，是一種最簡(jiǎn)單、最基本地降低NOx排放的技術(shù)措施，不需要對(duì)燃燒設(shè)備進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)。低氮燃燒技術(shù)介紹空氣分級(jí)燃燒空氣分級(jí)燃燒法是美國(guó)在50年代首先發(fā)展起來(lái)的，它是目前使用最為普遍的低NOx燃燒技術(shù)之一。空氣分級(jí)技術(shù)是通過改進(jìn)燃燒器的設(shè)計(jì)或爐膛的配風(fēng)設(shè)計(jì)，合理地分配和適時(shí)地送入燃燒各階段所需的空氣，在維持鍋爐總體過量空氣系數(shù)較低的基礎(chǔ)上，在主燃燒區(qū)域進(jìn)一步造成局部燃燒，創(chuàng)造抑制NOx生成和有利于NOx還原的氣氛環(huán)境，在主燃燒區(qū)后創(chuàng)造富氧燃燒區(qū)，以確保燃料的燃盡。低氮燃燒技術(shù)介紹燃料分級(jí)（或再燃燒）是一種燃燒改進(jìn)技術(shù)，它用燃料作為還原劑來(lái)還原燃燒產(chǎn)物中的NOx。它是將80%―85%的燃料送入主燃區(qū)。其余15%―20%的燃料則在主燃燒器的上部送入二級(jí)燃燒區(qū)。在二級(jí)燃燒區(qū)中不僅使得已生成的NOx得到還原，同時(shí)還抑制了新的NOx的生成，可使NOx的排放濃度進(jìn)一步降低。一般情況下，采用燃料分級(jí)的方法可以使NOx的排放濃度降低50%以上。在再燃區(qū)的上面還需布置“火上風(fēng)”噴口以形成第三級(jí)燃燒區(qū)（燃盡區(qū)），以保證在再燃區(qū)中生成的未完全燃燒產(chǎn)物的燃盡。這種再燃燒法又稱燃料分級(jí)燃燒。低氮燃燒技術(shù)介紹煙氣再循環(huán)法。

通過煙氣循環(huán)風(fēng)把鍋爐煙氣循環(huán)到燃燒氣流中，由于溫度低的煙氣可以降低火焰總體溫度，并且煙氣中的惰性氣體能夠沖淡氧的濃度，從而導(dǎo)致“熱力”NOx生成的減少。4號(hào)爐低氮燃燒器的改造目的

降低爐膛出口NOX含量，降低煙氣脫硝成本。目前3、4號(hào)爐爐膛出口NOX含量900

mg/Nm3左右。

通過燃燒器改造，將爐膛出口NOX含量降低至450mg/Nm3以下。4號(hào)爐低氮燃燒器的改造

采用原理

高溫燃燒區(qū)：：空氣分級(jí)燃燒技術(shù)

減小各二次風(fēng)口，低煙（缺氧）燃燒。

低溫燃盡區(qū)

增加二次風(fēng)量，富氧燃燒。4號(hào)爐燃燒器的改造燃燒器改造前燃燒器改造后

低氮燃燒器改造對(duì)鍋爐產(chǎn)生的影響鍋爐結(jié)焦加劇爐膛出口煙溫升高減溫水流量增加受熱面管壁超溫排煙溫度升高飛灰、大渣含碳量增大煙氣脫硝技術(shù)介紹

由于爐內(nèi)低氮燃燒技術(shù)的局限性,對(duì)于燃煤鍋爐，采用改進(jìn)燃燒技術(shù)可以達(dá)到一定的除NOx效果,但脫除率一般不超過60%。使得NOx的排放不能達(dá)到令人滿意的程度,為了進(jìn)一步降低NOx的排放，必須對(duì)燃燒后的煙氣進(jìn)行脫硝處理。

目前通行的煙氣脫硝工藝大致可分為干法、半干法和濕法三類。其中干法包括選擇性非催化還原法(SNCR)、選擇性催化還原法(SCR)、電子束聯(lián)合脫硫脫硝法；半干法有活性炭聯(lián)合脫硫脫硝法；濕法有臭氧氧化吸收法等。就目前而言，干法脫硝占主流地位。

煙氣脫硝技術(shù)介紹

就目前而言，干法脫硝占主流地位其原因是：NOx與SO2相比，缺乏化學(xué)活性，難以被水溶液吸收；NOx經(jīng)還原后成為無(wú)毒的N2和H2O，脫硝的副產(chǎn)品便于處理；NH3對(duì)煙氣中的NOx可選擇性吸收，是良好的還原劑。濕法與干法相比，主要缺點(diǎn)是裝置復(fù)雜且龐大；排水要處理，內(nèi)襯材料腐蝕，副產(chǎn)品處理較難，電耗大(特別是臭氧法)。煙氣脫硝技術(shù)介紹SNCR選擇性非催化還原法實(shí)質(zhì)是在無(wú)催化劑存在條件下，向爐膛噴射還原性物質(zhì)如氨或尿素，可在一定溫度條件下還原已生成的NOx，將其還原成為N2和H2O，從而降低NOx的排放量。此方法建設(shè)周期短、投資少、脫硝效率中等，比較適合于對(duì)中小型電廠鍋爐的改造。SCR選擇性催化還原法是脫硝效率最高，最為成熟的脫硝技術(shù)，目前已成為國(guó)內(nèi)外電站脫硝廣泛應(yīng)用的主流技術(shù)。SCR技術(shù)是還原劑(NH3、尿素)在催化劑作用下，選擇性地與NOx反應(yīng)生成N2和H2O，而不是被O2所氧化，故稱為“選擇性”。SCR脫硝技術(shù)的介紹反應(yīng)原理：NO+NO2＋2NH3→2N2+3H2O4NO+4NH3＋O2→4N2+6H2O運(yùn)行溫度：最低連續(xù)運(yùn)行煙溫：320°C最高連續(xù)運(yùn)行煙溫：420°CSCR脫硝技術(shù)系統(tǒng)介紹

整套完整的SCR工藝系統(tǒng)包括：催化劑、反應(yīng)器、氨氣制備系統(tǒng)、氨噴射與混合系統(tǒng)及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。SCR系統(tǒng)需要根據(jù)機(jī)組條件（煤質(zhì)、爐型、煙氣參數(shù)、負(fù)荷率等）、催化劑的受限因素（煙氣痕量氣態(tài)物質(zhì)、飛灰含量及特性、煙氣溫度范圍、酸露點(diǎn)）及性能要求（脫硝效率、壓降、氨逃逸、催化劑使用壽命）等，對(duì)反應(yīng)器系統(tǒng)（煙道、灰斗與頂部結(jié)構(gòu)、氨噴射混合系統(tǒng)、催化劑結(jié)構(gòu)與布置、吹灰器）等進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。SCR脫硝技術(shù)系統(tǒng)介紹SCR硝區(qū)流程示意圖液氨槽車液氨儲(chǔ)罐液氨泵蒸發(fā)器緩沖罐卸氨壓縮機(jī)廢水泵廢水池氨氣稀釋罐SCR反應(yīng)區(qū)SCR氨區(qū)工藝流程液氨由液氨槽車送來(lái)，利用液氨槽車自身壓力及氨卸料壓縮機(jī)增壓的方式將液氨由槽車輸送至液氨儲(chǔ)罐內(nèi)儲(chǔ)存，并利用液氨儲(chǔ)罐與液氨蒸發(fā)器之間的壓差或液氨輸送泵，將液氨儲(chǔ)罐中的液氨輸送到液氨蒸發(fā)器內(nèi)，以輔汽作為熱源將液氨蒸發(fā)器內(nèi)的液氨蒸發(fā)為氣氨后，進(jìn)入氣氨緩沖罐，再經(jīng)管道送至脫硝反應(yīng)區(qū)。液氨儲(chǔ)罐及氣氨蒸發(fā)系統(tǒng)緊急排放的氣氨則排入氨氣稀釋槽中，經(jīng)水吸收后排入廢水池再經(jīng)由廢水泵送至主廠廢水處理系統(tǒng)處理。SCR對(duì)鍋爐運(yùn)行的影響對(duì)鍋爐效率的影響：熱量損失安裝SCR脫硝系統(tǒng)后鍋爐的熱量損失主要是煙氣通過脫硝系統(tǒng)后煙溫會(huì)降低6℃左右，對(duì)鍋爐效率將會(huì)產(chǎn)生一定的影響。

空預(yù)器換熱元件堵塞，排煙溫度升高。氨氣和三氧化硫反應(yīng)生成硫酸氫氨。硫酸氫氨在溫度180～200℃的環(huán)境中呈“鼻涕”狀的粘性物，因此在空預(yù)器高溫段和低溫段處煙氣中的灰塵在該處容易和硫酸氫氨一塊極易粘附于空預(yù)器換熱面上，使空預(yù)器換熱元件臟污，空預(yù)器的換熱效果下降，排煙溫度升高，鍋爐效率降低。SCR對(duì)鍋爐運(yùn)行的影響空預(yù)器漏風(fēng)率增大。煙氣通過SCR脫硝系統(tǒng)以后的壓降將增加500Pa左右，為了使?fàn)t膛內(nèi)部壓力平衡，引風(fēng)機(jī)的出力將有所增加，從而導(dǎo)致空預(yù)器內(nèi)部煙氣壓力降低，使空預(yù)器風(fēng)/煙壓差增大，導(dǎo)致空預(yù)器漏風(fēng)率增加，鍋爐效率降低。對(duì)煙道阻力的影響。SCR脫硝裝置使煙氣阻力增加500Pa左右，而且對(duì)蜂窩式催化劑容積積灰堵塞，且隨著運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)，催化劑堵塞程度也越嚴(yán)重，將導(dǎo)致吸風(fēng)機(jī)的電耗增加。

SCR對(duì)鍋爐運(yùn)行的影響硫酸氫氨對(duì)空預(yù)器的危害。SCR脫硝裝置對(duì)空預(yù)器的影響非常突出。主要原因是硫酸氫氨的腐蝕性和黏結(jié)性。硫酸氫氨于灰塵一起粘附在空預(yù)器的換熱元件上，不僅降低換熱效果，還將會(huì)在空預(yù)器的低溫段產(chǎn)生低溫腐蝕，同時(shí)造成空預(yù)器的積灰。SCR脫硝裝置氨逃逸率一般設(shè)計(jì)為≯3ppm，逃逸率超過設(shè)計(jì)值時(shí)將會(huì)造成大量的硫酸氫氨生成，致使空預(yù)器嚴(yán)重堵塞，這將造成引風(fēng)機(jī)電耗增加，一次壓力波動(dòng)大等情況。SCR運(yùn)行指標(biāo)介紹脫硝效率≮80%；SCR出口NOX≤200mg/Nm3；SO2/SO3轉(zhuǎn)換率＜1%；NH3逃逸率＜3%；系統(tǒng)阻力＜800Pa；漏風(fēng)率＜0.4%；國(guó)家環(huán)保政策要求：脫硝效率=（C1-C2）/C1×100%

系統(tǒng)阻力增大，引風(fēng)機(jī)電耗升高環(huán)保要求投產(chǎn)的2014年7月1日起執(zhí)行100mg/Nm3，新建2012年1月1日起執(zhí)行100mg/Nm3SO3和NH3作用生成硫酸銨或硫酸氫銨，造成設(shè)備腐蝕和堵塞硫酸氫氨增加?？疹A(yù)器腐蝕堵塞加劇風(fēng)煙系統(tǒng)煙氣量增大，煙溫降低，影響脫硝效率脫硝系統(tǒng)的配套改造

空預(yù)器改造：將空預(yù)器換熱元件的熱端、中間層和冷端層進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，調(diào)整高度和重新布置成三層。針對(duì)SCR改造進(jìn)行性能計(jì)算，布置冷端元件1000mm的涂搪瓷元件，可以包容整個(gè)硫酸氫銨鹽凝結(jié)層。為了滿足改造后的整體性能，在設(shè)計(jì)選型時(shí)進(jìn)行了綜合考慮。冷端采用EP06e型（大通道、防堵性能好）鍍搪瓷元件1000mm高，并有良好的耐腐蝕性能。熱端中溫段采用EP02波形（優(yōu)化的DU型，傳熱效果優(yōu)異），元件高度別為500mm、1000mm。脫硝系統(tǒng)的配套改造空預(yù)器改造：

一般來(lái)說，在換熱元件的波形選型上，為了提高換熱效率，會(huì)使得流通阻力增加，反之，為了流通降低阻力，就會(huì)犧牲換熱性能。因此，在元件波形的研制中，力求尋找二者的最佳平衡點(diǎn)。為了減小阻力，便于吹灰清洗，在冷端元件選型時(shí)采用通透性較好的EP06e型鍍搪瓷換熱元件，此換熱元件為大通道波形，在多臺(tái)空預(yù)器上進(jìn)行了使用，運(yùn)行效果良好。阻力較小且不易堵塞，吹灰效果也比較好。脫硝系統(tǒng)的配套改造空預(yù)器改造：改進(jìn)吹灰系統(tǒng)保留熱端蒸汽吹灰器，將空氣預(yù)熱器冷端常規(guī)吹灰器改為帶蒸汽和高壓清洗水兩種介質(zhì)的半伸縮吹灰器，蒸汽用于日常吹灰，高壓水用于在堵灰情況加劇后清洗?？紤]機(jī)組運(yùn)行需要，在機(jī)組隔離出一臺(tái)空氣預(yù)熱器或鍋爐機(jī)組降低負(fù)荷階段，用小流量高壓水能實(shí)現(xiàn)空氣預(yù)熱器的不停機(jī)清洗。脫硝系統(tǒng)的配套改造一廠#4爐加裝脫硝裝置，更換空預(yù)器，上述改造完成后，將會(huì)增加現(xiàn)有煙風(fēng)系統(tǒng)阻力?，F(xiàn)有引風(fēng)機(jī)已不能滿足要求，考慮到今后脫硫系統(tǒng)旁路煙道取消后對(duì)機(jī)組運(yùn)行的影響，本次對(duì)現(xiàn)有引風(fēng)機(jī)進(jìn)行引、增風(fēng)機(jī)二合一改造。脫硝系統(tǒng)的配套改造

新引風(fēng)機(jī)參數(shù)：名稱單位TB工況BMCR工況1工況2工況3發(fā)電負(fù)荷MW//299.1230.0149.7鍋爐蒸發(fā)量t/h/1025.0880.3635.6400.7引風(fēng)機(jī)進(jìn)口風(fēng)溫℃140.0煙氣密度kg/m30.6948單引風(fēng)機(jī)秒流量m3/s350.