CFB锅炉脱硝工艺介绍分析

1、CFBCFB锅炉脱硝工艺介绍锅炉脱硝工艺介绍（SNCRSNCR）电力二公司锅炉专业电力二公司锅炉专业2015年1月SCR烟气脱硝技术烟气脱硝技术 SCR (Selective Catalytic Reduction) 在催化剂的作用下，利用还原剂将烟气中的氮氧化物还原为无害的氮气和水。SNCR烟气脱硝技术烟气脱硝技术 SNCR (Selective Non-Catalytic Reduction) 在无催化剂的作用下，利用还原剂将烟气中的氮氧化物还原为无害的氮气和水。SNCR/SCR烟气脱硝技术烟气脱硝技术 以上两种方法的结合。烟气脱硝技术简介烟气脱硝技术简介一、一、CFB锅炉锅炉SNCR脱硝

2、系统脱硝系统1. NOX排放控制技术措施排放控制技术措施煤粉锅炉烟气脱硝SCR技术煤粉锅炉烟气脱硝SNCR技术技术种类技术种类单位单位低低NOx燃烧燃烧CFB燃烧技术燃烧技术SCRSNCR低低NOx燃烧燃烧+ SNCRCFB燃燃烧烧+ SNCRNOx脱除效率脱除效率5060807095305060855080投资成本投资成本元元/kW15-150506565脱硝运行成本脱硝运行成本分分/kWh0020.20.20.2二、二、CFB锅炉锅炉SNCR脱硝系统脱硝系统二、二、CFB锅炉锅炉SNCR脱硝系统脱硝系统1) NOX排放浓度和排放总量必须满足国家和当地环保要求2) 脱硝工艺技术成熟、设备运行

3、可靠3) 尽量减少脱硝装置的建设投资4) 脱硝装置布置合理，并满足现场条件，5) 还原剂要有稳定、可靠来源6) 系统设计应考虑对周边居民安全影响，避免事故发生7) 脱硝系统还原剂、水和能源等消耗指标低、减少运行费用8) 便于检修和维护2. 脱硝技术选择原则脱硝技术选择原则二、二、CFB锅炉锅炉SNCR脱硝系统脱硝系统3.3.脱硝技术路线选择脱硝技术路线选择4. CFB锅炉技术的特点锅炉技术的特点燃料适应性广、负荷整范围广添加石灰石等可有效进行炉内脱硫燃烧温度+分级燃烧，可实现低NOX排放易于灰渣综合利用向大型化、超临界参数方向发展迅速二 次 风出 口一 次 风出 口风 - 水 联 合冷 渣 器

4、一 次 风 接 口启 动 燃 烧 器二、二、CFB锅炉锅炉SNCR脱硝系统脱硝系统二、二、CFB锅炉锅炉SNCR脱硝系统脱硝系统CFB锅炉特有的结构，有助于烟气和还原剂的均匀混合，这主要是旋风分离器的强烈混合作用。工业应用也表明：在分离器前水平烟道设置喷入点，能显著降低氨氮比、提高脱硝效率并减少氨逃逸量CFB锅炉机组，由于燃烧温度较低，能有效抑制NOX生成，CFB锅炉NOX排放大部分在200400mg/Nm3间，相对燃烧相同煤种的煤粉炉其NOX排放低40%60%，采用有效的脱硝工艺，脱硝去除效率可以达到50%80%。 CFB锅炉脱硝采用锅炉脱硝采用SNCR技术是最佳选择技术是最佳选择5.CFB

5、5.CFB锅炉脱硝技术路线选择锅炉脱硝技术路线选择为何CFB锅炉不适合采用SCR脱硝n 1）虽然SCR与SNCR法相比具有燃料适应性广、脱硝效率高等优点,但由于如下原因,在CFB锅炉上仍不宜采用SCR法。 1)由于CFB锅炉通常燃用高灰分劣质煤,烟 气含尘量较高,烟气含尘浓度在60g/nm3 以上,如果采用SCR技术,将造成催化剂堵塞问题。 n 2)CFB锅炉采用炉内脱硫技术,需要向燃烧室加入石灰石作为脱硫剂,石灰石在燃烧室内煅烧产生CaO,CaO随烟气进入催化剂,对催化剂产生毒化作用,飞灰中的CaO与SO3反应,被催化剂表面所吸附形成CaSO4。CaSO4将在催化剂表面形成一层膜从而影响NO

6、x与NH3的反应。无法达到预期的脱硝效果。n 3）从锅炉总体布置上考虑,由于CFB锅炉的 布置与煤粉炉不同,锅炉尾部省煤器下部空间不足以布置SCR反应器。n 反应原理： 4NH3+4NO+O24N2+6H2O 4NH3+2NO2+O23N2+6H2O 8NH3+6NO27N2+12H2On 反应温度：8501250n 还原剂：氨水 尿素n 催化剂：不用催化剂，锅炉分离器入口烟道作为反应器，不需要另外的反应器6. SNCR6. SNCR的技术原理的技术原理二、二、CFB锅炉锅炉SNCR脱硝系统脱硝系统SNCR脱硝的工艺原理SNCR（即选择性非催化还原）工艺是指在8001250的温度区域喷入氨水，

7、通过与NOx的反应生成N2和水从而脱去烟气中的NOx。在脱硝工艺中，反应剂常常采用浓度20%的氨水或10%的尿素溶液。SNCR系统的性能依赖于温度，停留时间，湍流度，氧含量以及其他一些因素。反应原理反应原理 Content Title 氨水为还原剂：4 NH3 + 4 NO + O2 4 N2 + 6 H2O尿素为还原剂：2 NO + CO(NH2)2+ O22 N2 + CO2 + 2 H2O7. SNCR7. SNCR主要技术指标主要技术指标二、二、CFB锅炉锅炉SNCR脱硝系统脱硝系统流场模拟SNCRSNCR关键技术关键技术NH3/NOx = NSR还原剂选择控制策略8. SNCR8.

8、SNCR技术关键因素技术关键因素还原剂喷射位置二、二、CFB锅炉锅炉SNCR脱硝系统脱硝系统二、二、CFB锅炉锅炉SNCR脱硝系统脱硝系统一般优先选择尿素或氨水溶液，极少选择液氨一般优先选择尿素或氨水溶液，极少选择液氨SNCR脱硝还原剂选择脱硝还原剂选择二、二、CFB锅炉锅炉SNCR脱硝系统脱硝系统SNCR SNCR 流场模拟流场模拟n 计算流体动力学 Computational Fluid Dynamics (CFD) 确定关键工艺参数的有效边界条件 试验还原剂分步策略的有效性 确定锅炉内各点温度场、烟气成份的浓度n 化学动力学模型 Chemical Kinetic Model (CKM)

9、精确计算每个化学反应时间和温度二、二、CFB锅炉锅炉SNCR脱硝系统脱硝系统SNCR SNCR 流场模拟流场模拟二、二、CFB锅炉锅炉SNCR脱硝系统脱硝系统9. SNCR9. SNCR技术流程图技术流程图 二、二、CFB锅炉锅炉SNCR脱硝系统脱硝系统还原剂存储输送系统；稀释水输送控制系统；还原剂计量混合系统；还原剂分配及喷射系统；控制系统。10. SNCR10. SNCR工艺系统组成工艺系统组成-采用模块化设计采用模块化设计 二、二、CFB锅炉锅炉SNCR脱硝系统脱硝系统11. CFB11. CFB锅炉脱硝的特点锅炉脱硝的特点 尾气温度较低，使用氨水作为还原剂时，脱硝效果更佳。 通过CFD

10、/CFK计算，优化喷枪设计，可以准确确定还原剂的喷射量，达到较理想的脱硝效率和较低的运行费用。 通过CFD/CKM计算减少对锅炉热效率的影响。 针对CFB锅炉的高含尘量，磨损严重等不利因素，对SNCR脱硝系统采取特殊设计，避免喷枪磨损及对受热面腐蚀。 设备采用模块化设计，减少检修、维护工作量。二、二、CFB锅炉锅炉SNCR脱硝系统脱硝系统二、二、CFB锅炉锅炉SNCR脱硝系统脱硝系统控制系统（控制系统（DCSDCS画面）画面）SNCR反应剂主要选用氨水或者尿素，投资和运行比较如下： 选择还原剂的因素主要是经济性、安全性和反应性能，进一步综合考虑后选取适当的还原剂，我厂选择氨水作为还原剂。1）在

11、最佳温度区域内的停留时间： 在停留时间内，反应过程主要包括以下步骤： a. 喷入的氨液/尿素与烟气进行混合 b. 水份蒸发 c. NH3分解成NH2与自由基 d. NOx的还原反应 停留时间设计值可以从0.001s到10s。一般必须设计大于0.5s。 2) 喷入的吸收剂与燃烧烟气混合程度： 通过下列手段来解决混合不充分问题：增加液滴动能增加喷嘴数量增加喷射区通过优化液滴尺寸，液滴分布，喷雾角以及喷射方向来优化雾化喷嘴3) 喷入的吸收剂与NOx量的摩尔比 （喷入量）： 对NOx控制系统而言，标准化学计量比（NSR）即氨/尿素摩尔量与烟气中的 NOx摩尔量之比。理论上，除掉1摩尔NOx需要1摩尔氨

12、。然而实际运用中，由于实际的化学反应比较复杂，烟气与吸收的混合程度有一定的局限性，为了获得一定的脱硝效率，必须喷入高于理论数量的吸收剂量。在增加喷入量的同时，随着喷入量的增大，氨逃逸率也会增大，设计和调试时应选择出最优喷入量，使脱硝效率、脱硝后烟气中NOx含量、氨逃逸率达到最优平衡。 反应剂利用率是衡量反应剂利用程度的指标，它与NOx脱除效率可用一个称为标准化化学计量比率(NSR)的参数联系在一起。NSR定义如下： 的化学计量摩尔比反应剂与入口的实际摩尔比反应剂与入口NOxNOxNSR 4) 氨逃逸： 为了达到高的NOx还原效率并将氨逃逸（或称为“NH3逃逸”）降到最低程度，应该满足下述条件：

13、还原反应剂渗透能力强，液滴尺寸合理，分布均匀，与烟气中的NOx混合良好；在反应区内可维持适当的温度范围；在反应区内可获得足够的停留时间；控制系统具有良好响应特性，对负荷变化敏感。v SNCR工艺的主要特点：工艺的主要特点：占地面积小不使用催化剂投资省，运行费用较低对煤种变化不敏感建设周期短，施工简单不需要更换风机、空预器u一、启动前的检查一、启动前的检查u1 1、就地检查密封风手动门已打开且风机已启动。、就地检查密封风手动门已打开且风机已启动。u2 2、空压机运行正常，打开助吹空气手动门，控制压、空压机运行正常，打开助吹空气手动门，控制压力在力在0.3-0.4MPa0.3-0.4MPa。u3

14、3、将母管调整门前后手动门及喷枪手动门全开。、将母管调整门前后手动门及喷枪手动门全开。u4 4、确认调整门及快关阀都已送电，就地无动火作业。、确认调整门及快关阀都已送电，就地无动火作业。u5 5、就地检查人员应戴好口罩及手套。、就地检查人员应戴好口罩及手套。锅炉侧脱硝锅炉侧脱硝系统启动及停运系统启动及停运u 二、运行调整u 1、投运脱销系统时应保持锅炉燃烧稳定，分离器进口温度在800以上。u 2、检查无异常后打开氨水及稀释水快关阀，通知除尘专业启动氨水供应泵及稀释水泵，就地检查阀门系统无泄漏，发现泄漏时应通知除尘马上停泵。u 3、启动后调整氨水调整门及稀释水调整门，控制NOx实测值及折算值在1

15、00mg/m3以下，NH3逃逸率小于10ppm。u 4、NOx含量偏高时增加氨水，NH3逃逸偏高时增加稀释水或减小氨水（但保证NOx实测值及折算值在100mg/m3以下），调整氨水及稀释水时控制氨水和稀释水流量和在1100-1200L/h，混合器后压力在0.5-0.65MPa。u 5、调整稳定后注意观察混合器后压力，发现压力突降时通知除尘检查氨水供应泵及稀释水泵运行情况。u系统的停运u1、通知除尘专业停止氨水供应泵及稀释水泵，压力下降后关闭氨水、稀释水调整门及快关阀。u2、就地关闭助吹压缩空气手动门，密封风门保持常开状态。u3、做好记录，有缺陷时通知检修处理。u在锅炉点火启动时撤油枪后投入炉内脱硫系统，炉外脱硫根据风量投入，带负荷后分离器入口温度达到800左右时投入脱硝系统。停炉时分离器入口温度降低到750左右时停运脱硝系统，停运给煤机时停运炉内脱硫系统。在以上启、停炉过程中SO2、NOx排放可以短时间超标，锅炉压火、扬火过程中按要求