清能院CFB鍋爐氮氧化物超低排放技術應用與發(fā)展

華能清潔能源技術研究院CFB鍋爐NOX超低排放應用與發(fā)展

中國華能集團清潔能源技術研究院1中國華能集團清潔能源技術研究院2目錄CERI脫硝技術SNCR脫硝關鍵技術研究大型CFB鍋爐高效SNCR技術應用燃料空氣燃燒過程的改變各種低NOx燃燒器空氣分級燃燒法燃料分級燃燒法(再燃燒)煙氣再循環(huán)低NOX燃燒運行優(yōu)化使用低N燃料循環(huán)流化床燃燒煙氣脫除SCR(應用最多)SNCR及SNCR+SCR(應用較多)水,酸或堿液吸收法(應用較少)氧化吸收法(應用較少)吸收還原法(應用較少)

鍋爐燃燒中處理燃燒后處理煙囪NOX控制技術降低NOX主要措施煙氣脫硝SCR

低氮燃燒技術煙氣脫硝SNCR

CERI脫硝技術中國華能集團清潔能源技術研究院3

開發(fā)了一種適用于大型CFB鍋爐的高效、低氨氮比的SNCR法煙氣脫硝專利技術，并根據(jù)試驗數(shù)據(jù)、鍋爐爐型特點和不同運行參數(shù)對工藝進行了優(yōu)化；該技術可與空氣分級燃燒優(yōu)化相結合，實現(xiàn)還原劑節(jié)約30%，脫硝效率達80%以上；開發(fā)了一種適用于CFB鍋爐高灰濃度、高流速、高溫特點的煙氣脫硝SNCR工藝專利噴槍，該噴槍噴射角度可變、噴射距離長、霧化效果好、高效防磨損和腐蝕，可高效、長周期運行。 CERI脫硝技術開發(fā)情況中國華能集團清潔能源技術研究院4

目前，該技術已經(jīng)在60余臺鍋爐應用，總裝機容量超過10000MW，2014年新增6000

MW以上，合同額近2億。裝置脫硝效率（除宏光氣氨項目）均達75%以上

，均一次通過環(huán)保驗收，全部性能達標。世界首臺330MWCFBSNCR裝置和氣氨300MW級CFBSNCR裝置；形成不同還原劑（液氨、氨水、尿素）的SNCR工藝包。序號電廠名稱機組容量備注1華能白山電廠2×330MWEPC工程/已投運2秦皇島秦熱發(fā)電公司2×300MWEPC工程/已投運3山西國際能源宏光發(fā)電廠2×300MWEPC工程/已投運4神華國華寧東發(fā)電廠2×300MWEP工程/已投運5京海煤矸石電廠2×300MWEPC工程/已投運6神華新疆米東熱電廠2×300MWEPC工程/已投運7神華烏海能源西來峰電廠2×200MWEPC工程/已投運8山西國際能源國錦煤電2×300MWEPC工程/168調試9淮礦集團淮南顧橋發(fā)電廠2×330MWEPC工程/已投運10沈煤集團紅陽煤矸石熱電廠2×330MWEPC工程/已投運11神華國神集團靈州電廠2×135MWEPC工程/已投運12中石化齊魯石化煉油廠2×50MWEPC工程/已投運13華能山東濟寧發(fā)電廠2×135MWEPC工程/已投運14大唐武安發(fā)電廠2×300MWEPC工程/已投運15大唐國際紅河發(fā)電廠2×300MWEPC工程/調試16中電投江西分宜電廠300MWEPC工程/調試17神福雁電龍巖發(fā)電廠2×300MWEPC工程/正在進行18華電永安電廠2×300MWEPC工程/已投運19北方電力蒙西發(fā)電廠2×300MWEPC工程/已投運20黑貓焦化熱電廠4×75t/hEPC工程/已投運21四川汪洋建寶水泥2500t/d已投運22攀枝花瑞達水泥2500t/d已投運 CERI脫硝技術應用情況中國華能集團清潔能源技術研究院5H2NCONH2尿素中國華能集團清潔能源技術研究院7NH3氨水中國華能集團清潔能源技術研究院8NH3液氨中國華能集團清潔能源技術研究院9記者從中國華能集團公司獲悉：截至2月，由中國華能集團自主研發(fā)、適用于循環(huán)流化床鍋爐的煙氣氮氧化物排放綜合控制工藝技術，在華能白山煤矸石發(fā)電廠33萬千瓦循環(huán)流化床鍋爐和秦皇島秦熱發(fā)電公司30萬千瓦循環(huán)流化床鍋爐，已連續(xù)穩(wěn)定運行3個月，脫硝效率平均達到82.7%。該技術為世界上首次在33萬千瓦級循環(huán)流化床鍋爐上所采用。SNCR脫硝方向中國華能集團清潔能源技術研究院超低排放核心：提效低耗SNCR核心：降低NSR與燃燒參數(shù)、控制系統(tǒng)耦合的優(yōu)化及改造SNCR脫硝關鍵技術研究及進展低溫SNCR核心：擴展高效溫度窗口拓展應用領域核心：技術移植1011中國華能集團清潔能源技術研究院噴槍設計InjectorDesign流場模擬Flowmodelingc控制系統(tǒng)Controlsystem噴射位置Injectionposition氨氮比NH3/NO=NSRSNCR

關鍵技術反應時間反應溫度濃度&混合運行參數(shù)OperationParameters(爐型、煤質)CFD

流場模擬采用測試——建?！M——設計——優(yōu)化——再測試——修正模擬結果，通過不斷實踐、改進、再實踐、再改進的模式優(yōu)化CFD模擬，以實現(xiàn)最貼合現(xiàn)場實際的模擬結果，指導設計優(yōu)化工作;秦皇島熱電、米東熱電廠、京海電廠均采用此模式進行提效、降耗改進，通過噴射系統(tǒng)優(yōu)化均實現(xiàn)大幅度降低還原劑耗量并提高脫硝效率。中國華能集團清潔能源技術研究院12SNCR高效脫硝技術——超低排放項目改造前較優(yōu)工況改造后較優(yōu)工況平均工況發(fā)電量/MW239.1277.1277.4257.3228.2204.7主汽流量/t/h874.1916.9907.9814.3724.7644.8尿素用量（排放值折算到100mg/m3用量）465.5357.2406.4359.2254.4166.9工況平均用量484.6429.9513.9463.7363.0273.7kg尿素/噸蒸汽0.530.390.450.440.350.26kg尿素/MW電量1.951.291.471.401.110.821#混合后濃度10.09.310.310.47.98.7去#1爐尿素溶液壓力1.01.01.01.01.01.0#1爐NOX分析儀94.077.266.367.366.066.5左側氧量2.22.02.21.93.43.0右側氧量2.21.92.11.73.02.8平均氧量2.21.92.11.83.22.9脫硫入口SO2濃度32.7687.9878.7466.7582.7741.1脫硫出口SO2濃度26.420.421.711.815.89.4提出要求——國家《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃（2014—2020年）》發(fā)改能源[2014]2093號文要求有條件地區(qū)NOx排放低于50mg/m3;SNCR裝置優(yōu)化改進——根據(jù)流場模擬和測試結果改進噴射系統(tǒng)、增加噴槍數(shù)量；輔以爐內分級燃燒優(yōu)化+控制系統(tǒng)優(yōu)化；鍋爐設備改造——調整燃燒設備（受熱面、風帽、返料器等），控制并減少NOx生成（最終手段）；與在SNCR+SCR技術相比，其投資運行成本大大降低，是最適宜CFB機組的深度高效脫硝技術。案例國華寧東電廠，效率>85%,300~350<50；華電永安電廠，效率>80%,260~300<50；其它，福建龍巖、濟寧電廠、米東電廠、秦皇島秦熱等。中國華能集團清潔能源技術研究院13中國華能集團清潔能源技術研究院低溫SNCR技術參數(shù)優(yōu)化——結合鍋爐燃燒優(yōu)化調整，提高反應區(qū)溫度提高;合理布置——流場數(shù)值模擬和反應模型，優(yōu)化布置；設備改進——開發(fā)用于低溫反應窗口噴槍；設備改造——調整燃燒設備（受熱面、風帽、返料器等），改善反應區(qū)域溫度；添加降低反應溫度的添加劑（最終手段，能通過以上解決的不建議采用此手段）。案例齊魯石化煉油廠2臺220t/h循環(huán)流化床鍋爐,原始排放超過300mg/Nm3，在噴入點溫度在660~760℃范圍內，可保證脫硝效率75%以上，有效控制NOX在80mg/Nm3以內，最低可控制在50mg/Nm3以內。14中國華能集團清潔能源技術研究院SNCR技術在其它領域的應用建材行業(yè)——水泥、玻璃;冶金行業(yè)——鋼鐵、有色；化工行業(yè)——石化、焦化、余熱鍋爐；案例汪洋建寶、瑞達水泥,原始排放約1000mg/Nm3，可保證脫硝效率70%以上，有效控制NOX在300mg/Nm3以內，最低可控制在200mg/Nm3以內。15中國華能集團清潔能源技術研究院煤粉爐高效SNCR技術現(xiàn)有煤粉鍋爐SNCR裝置脫硝效率只有20%~40%。效率偏低主因：a、接觸時間短；b、投送溫度窗口窄；3混合均勻性差。應用于CFB鍋爐的高效SNCR裝置移植用于PC鍋爐，自主知識產(chǎn)權，不使用催化劑即可達到80%以上脫硝效率，投資和運行成本都大幅降低(投資降1/3以上，運行成本降1/4以上)。不設置昂貴的催化劑單元，不會將煙氣中SO2氧化為SO3,大大減少了硫酸氫銨的生成，不加劇空預器和尾部煙道的積灰和腐蝕，節(jié)省了空預器改造費用,運行安全性大大提高。16中國華能集團清潔能源技術研究院煤粉爐高效SNCR技術2×350MW煤粉機組脫硝系統(tǒng)經(jīng)濟性比較

尿素SCR尿素高效SNCRNO.項目單位數(shù)值數(shù)值

機組容量MW700700

項目總投資萬元84005400

兩臺機組年脫硝量噸/年564756471可變成本

226618661-a還原劑（尿素），1800元/噸萬元82916571-b催化劑更換萬元1008

1-c電耗，0.5元/kW.h萬元412.5171.8751-d蒸汽，100元/噸萬元16.5551-e除鹽水，10元/噸萬元

82.91-f鍋爐效率損失，0.2%萬元

209.22固定成本

7784532-a折舊費用，15年直線+5%殘值萬元5323422-b設備維修，1.5%萬元126812-c人工費用萬元120303財務費用，貸款利息萬元403.2259.2

年運行總成本萬元34472579

免繳排污費萬元-712.61-712.61

補貼電價萬元-3850-3850

年實際運行總成本萬元-1116-1984

減排每公斤成本元/kg6.104.57

發(fā)電成本增加元/kW.h0.00900.0067

投資成本節(jié)約比例

00.357

發(fā)電成本增加減少比例

00.25217中國華能集團清潔能源技術研究院大型CFB鍋爐NOX超低排放改造及案例方案一燃燒優(yōu)化解決運行問題、實現(xiàn)分級燃燒鍋爐燃燒設備改造，如二次風、分離器、風帽降低原始排放其它輔助系統(tǒng)優(yōu)化，如煤制備、爐內脫硫SNCR提效降耗改造，實現(xiàn)80%以上效率，氨氮比低于2.0方案二增設“1+1”

SCR催化劑反應器分離器后增設噴槍

改造空預器防積灰堵塞和腐蝕改造省煤器實現(xiàn)煙溫達標、引風機改造克服阻力方案一：燃燒優(yōu)化及SNCR提效改造方案二：原SNCR增加緊湊型SCR噴射系統(tǒng)布置優(yōu)化噴槍更換管道、儀表、閥門、泵升級改造控制系統(tǒng)優(yōu)化18方案確定方案一適當增加還原劑耗量外不產(chǎn)生額外運行費用

不會造成空預器堵塞或腐蝕對系統(tǒng)阻力也沒有任何影投資和運行費用低廉方案二導致省煤器受熱面減少，省煤器換熱效率下降省煤器換熱效率下降