一厂脱硝技改工程介绍

纳雍一厂脱硝技改工程介绍

2013年4月21日设备划分与岗位设置硝区：主机一部负责氨区：燃运一部负责硝区、氨区不设置值班岗位，装设工业电视远方监控。所有数据采集、运行控制进入主机和除灰DCS。学习交流的目的建立脱硝系统运行的感性认识引导专业自学方向为脱硝运行培训打下基础

脱硝目的NOX是NO、NO2、N2O等物质的总称，由其引起的环境问题及对人体健康的危害可以归纳如下：NOX对人体的制毒作用，尤其是NO2，可以引起支气管和肺气肿等呼吸系统疾病；NOX对植物具有损害作用；NOX是形成酸雨、酸雾的主要污染物；NOX与碳氢化合物共同作用可形成光化学烟雾；NOX参与臭氧层的破坏。NOX的形成

在煤的燃烧过程中，NOx的生成量和排放量与燃烧方式，特别是燃烧温度和过量空气系数等密切相关。燃烧形成的NOx可分为燃料型、热力型和快速型3种。其中快速型NOx生成量很少,可以忽略不计。热力型NOx，指空气中的氮气在高温下氧化而生成NOx。当炉膛温度在1350℃以上时，空气中的氮气在高温下被氧化生成NOx

,当温度足够高时,热力型NOx

可达20%。过量空气系数和烟气停留时间对热力型NOx的生成有很大影响。NOX的形成燃料型NOx，指燃料中含氮化合物在燃烧过程中进行热分解，继而进一步氧化而生成NOx。其生成量主要取决于空气燃料的混合比。燃料型NOx约占NOx总生成量的75%～90%。过量空气系数越高,NOx的生成和转化率也越高。NOX的形成快速型NOx，指燃烧时空气中的氮和燃料中的碳氢离子团如CH等反应生成NOx。主要是指燃料中碳氢化合物在燃料浓度较高的区域燃烧时所产生的烃,与燃烧空气中的N2发生反应，形成的CN和HCN继续氧化而生成的NOx。在燃煤锅炉中，其生成量很小，一般在燃用不含氮的碳氢燃料时才予以考虑。脱硝基本技术及概念

降低NOx排放主要有两种措施。一、控制燃烧过程中NOx的生成，即低NOx燃烧技术；二、对生成的NOx进行处理，即烟气脱硝技术。一厂脱硝技术的选择LNB+SCRLNB低氮燃烧技术SCR选择性催化还原脱硝技术低氮燃烧技术介绍

措施原则：降低过量空气系数和氧气浓度，使煤粉在缺氧条件下燃烧；降低燃烧温度，防止产生局部高温区；缩短烟气在高温区的停留时间等。低NOx燃烧技术主要包括：低过量空气系数、空气分级燃烧、燃料分级燃烧、烟气再循环、低NOx燃烧器。低氮燃烧技术介绍低过量空气系数使燃烧过程尽可能地在接近理论空气量的条件下进行，随着烟气中过量氧的减少，可以抑制NOx的生成，是一种最简单、最基本地降低NOx排放的技术措施，不需要对燃烧设备进行结构上的改进。低氮燃烧技术介绍空气分级燃烧空气分级燃烧法是美国在50年代首先发展起来的，它是目前使用最为普遍的低NOx燃烧技术之一。空气分级技术是通过改进燃烧器的设计或炉膛的配风设计，合理地分配和适时地送入燃烧各阶段所需的空气，在维持锅炉总体过量空气系数较低的基础上，在主燃烧区域进一步造成局部燃烧，创造抑制NOx生成和有利于NOx还原的气氛环境，在主燃烧区后创造富氧燃烧区，以确保燃料的燃尽。低氮燃烧技术介绍燃料分级（或再燃烧）是一种燃烧改进技术，它用燃料作为还原剂来还原燃烧产物中的NOx。它是将80%―85%的燃料送入主燃区。其余15%―20%的燃料则在主燃烧器的上部送入二级燃烧区。在二级燃烧区中不仅使得已生成的NOx得到还原，同时还抑制了新的NOx的生成，可使NOx的排放浓度进一步降低。一般情况下，采用燃料分级的方法可以使NOx的排放浓度降低50%以上。在再燃区的上面还需布置“火上风”喷口以形成第三级燃烧区（燃尽区），以保证在再燃区中生成的未完全燃烧产物的燃尽。这种再燃烧法又称燃料分级燃烧。低氮燃烧技术介绍烟气再循环法。

通过烟气循环风把锅炉烟气循环到燃烧气流中，由于温度低的烟气可以降低火焰总体温度，并且烟气中的惰性气体能够冲淡氧的浓度，从而导致“热力”NOx生成的减少。4号炉低氮燃烧器的改造目的

降低炉膛出口NOX含量，降低烟气脱硝成本。目前3、4号炉炉膛出口NOX含量900

mg/Nm3左右。

通过燃烧器改造，将炉膛出口NOX含量降低至450mg/Nm3以下。4号炉低氮燃烧器的改造

采用原理

高温燃烧区：：空气分级燃烧技术

减小各二次风口，低烟（缺氧）燃烧。

低温燃尽区

增加二次风量，富氧燃烧。4号炉燃烧器的改造燃烧器改造前燃烧器改造后

低氮燃烧器改造对锅炉产生的影响锅炉结焦加剧炉膛出口烟温升高减温水流量增加受热面管壁超温排烟温度升高飞灰、大渣含碳量增大烟气脱硝技术介绍

由于炉内低氮燃烧技术的局限性,对于燃煤锅炉，采用改进燃烧技术可以达到一定的除NOx效果,但脱除率一般不超过60%。使得NOx的排放不能达到令人满意的程度,为了进一步降低NOx的排放，必须对燃烧后的烟气进行脱硝处理。

目前通行的烟气脱硝工艺大致可分为干法、半干法和湿法三类。其中干法包括选择性非催化还原法(SNCR)、选择性催化还原法(SCR)、电子束联合脱硫脱硝法；半干法有活性炭联合脱硫脱硝法；湿法有臭氧氧化吸收法等。就目前而言，干法脱硝占主流地位。

烟气脱硝技术介绍

就目前而言，干法脱硝占主流地位其原因是：NOx与SO2相比，缺乏化学活性，难以被水溶液吸收；NOx经还原后成为无毒的N2和H2O，脱硝的副产品便于处理；NH3对烟气中的NOx可选择性吸收，是良好的还原剂。湿法与干法相比，主要缺点是装置复杂且庞大；排水要处理，内衬材料腐蚀，副产品处理较难，电耗大(特别是臭氧法)。烟气脱硝技术介绍SNCR选择性非催化还原法实质是在无催化剂存在条件下，向炉膛喷射还原性物质如氨或尿素，可在一定温度条件下还原已生成的NOx，将其还原成为N2和H2O，从而降低NOx的排放量。此方法建设周期短、投资少、脱硝效率中等，比较适合于对中小型电厂锅炉的改造。SCR选择性催化还原法是脱硝效率最高，最为成熟的脱硝技术，目前已成为国内外电站脱硝广泛应用的主流技术。SCR技术是还原剂(NH3、尿素)在催化剂作用下，选择性地与NOx反应生成N2和H2O，而不是被O2所氧化，故称为“选择性”。SCR脱硝技术的介绍反应原理：NO+NO2＋2NH3→2N2+3H2O4NO+4NH3＋O2→4N2+6H2O运行温度：最低连续运行烟温：320°C最高连续运行烟温：420°CSCR脱硝技术系统介绍

整套完整的SCR工艺系统包括：催化剂、反应器、氨气制备系统、氨喷射与混合系统及监测系统等。SCR系统需要根据机组条件（煤质、炉型、烟气参数、负荷率等）、催化剂的受限因素（烟气痕量气态物质、飞灰含量及特性、烟气温度范围、酸露点）及性能要求（脱硝效率、压降、氨逃逸、催化剂使用寿命）等，对反应器系统（烟道、灰斗与顶部结构、氨喷射混合系统、催化剂结构与布置、吹灰器）等进行合理设计。SCR脱硝技术系统介绍SCR硝区流程示意图液氨槽车液氨储罐液氨泵蒸发器缓冲罐卸氨压缩机废水泵废水池氨气稀释罐SCR反应区SCR氨区工艺流程液氨由液氨槽车送来，利用液氨槽车自身压力及氨卸料压缩机增压的方式将液氨由槽车输送至液氨储罐内储存，并利用液氨储罐与液氨蒸发器之间的压差或液氨输送泵，将液氨储罐中的液氨输送到液氨蒸发器内，以辅汽作为热源将液氨蒸发器内的液氨蒸发为气氨后，进入气氨缓冲罐，再经管道送至脱硝反应区。液氨储罐及气氨蒸发系统紧急排放的气氨则排入氨气稀释槽中，经水吸收后排入废水池再经由废水泵送至主厂废水处理系统处理。SCR对锅炉运行的影响对锅炉效率的影响：热量损失安装SCR脱硝系统后锅炉的热量损失主要是烟气通过脱硝系统后烟温会降低6℃左右，对锅炉效率将会产生一定的影响。

空预器换热元件堵塞，排烟温度升高。氨气和三氧化硫反应生成硫酸氢氨。硫酸氢氨在温度180～200℃的环境中呈“鼻涕”状的粘性物，因此在空预器高温段和低温段处烟气中的灰尘在该处容易和硫酸氢氨一块极易粘附于空预器换热面上，使空预器换热元件脏污，空预器的换热效果下降，排烟温度升高，锅炉效率降低。SCR对锅炉运行的影响空预器漏风率增大。烟气通过SCR脱硝系统以后的压降将增加500Pa左右，为了使炉膛内部压力平衡，引风机的出力将有所增加，从而导致空预器内部烟气压力降低，使空预器风/烟压差增大，导致空预器漏风率增加，锅炉效率降低。对烟道阻力的影响。SCR脱硝装置使烟气阻力增加500Pa左右，而且对蜂窝式催化剂容积积灰堵塞，且随着运行时间的增长，催化剂堵塞程度也越严重，将导致吸风机的电耗增加。

SCR对锅炉运行的影响硫酸氢氨对空预器的危害。SCR脱硝装置对空预器的影响非常突出。主要原因是硫酸氢氨的腐蚀性和黏结性。硫酸氢氨于灰尘一起粘附在空预器的换热元件上，不仅降低换热效果，还将会在空预器的低温段产生低温腐蚀，同时造成空预器的积灰。SCR脱硝装置氨逃逸率一般设计为≯3ppm，逃逸率超过设计值时将会造成大量的硫酸氢氨生成，致使空预器严重堵塞，这将造成引风机电耗增加，一次压力波动大等情况。SCR运行指标介绍脱硝效率≮80%；SCR出口NOX≤200mg/Nm³；SO2/SO3转换率＜1%；NH3逃逸率＜3%；系统阻力＜800Pa；漏风率＜0.4%；国家环保政策要求：脱硝效率=（C1-C2）/C1×100%

系统阻力增大，引风机电耗升高环保要求投产的2014年7月1日起执行100mg/Nm3，新建2012年1月1日起执行100mg/Nm3SO3和NH3作用生成硫酸铵或硫酸氢铵，造成设备腐蚀和堵塞硫酸氢氨增加。空预器腐蚀堵塞加剧风烟系统烟气量增大，烟温降低，影响脱硝效率脱硝系统的配套改造

空预器改造：将空预器换热元件的热端、中间层和冷端层进行改造设计，调整高度和重新布置成三层。针对SCR改造进行性能计算，布置冷端元件1000mm的涂搪瓷元件，可以包容整个硫酸氢铵盐凝结层。为了满足改造后的整体性能，在设计选型时进行了综合考虑。冷端采用EP06e型（大通道、防堵性能好）镀搪瓷元件1000mm高，并有良好的耐腐蚀性能。热端中温段采用EP02波形（优化的DU型，传热效果优异），元件高度别为500mm、1000mm。脱硝系统的配套改造空预器改造：

一般来说，在换热元件的波形选型上，为了提高换热效率，会使得流通阻力增加，反之，为了流通降低阻力，就会牺牲换热性能。因此，在元件波形的研制中，力求寻找二者的最佳平衡点。为了减小阻力，便于吹灰清洗，在冷端元件选型时采用通透性较好的EP06e型镀搪瓷换热元件，此换热元件为大通道波形，在多台空预器上进行了使用，运行效果良好。阻力较小且不易堵塞，吹灰效果也比较好。脱硝系统的配套改造空预器改造：改进吹灰系统保留热端蒸汽吹灰器，将空气预热器冷端常规吹灰器改为带蒸汽和高压清洗水两种介质的半伸缩吹灰器，蒸汽用于日常吹灰，高压水用于在堵灰情况加剧后清洗。考虑机组运行需要，在机组隔离出一台空气预热器或锅炉机组降低负荷阶段，用小流量高压水能实现空气预热器的不停机清洗。脱硝系统的配套改造一厂#4炉加装脱硝装置，更换空预器，上述改造完成后，将会增加现有烟风系统阻力。现有引风机已不能满足要求，考虑到今后脱硫系统旁路烟道取消后对机组运行的影响，本次对现有引风机进行引、增风机二合一改造。脱硝系统的配套改造

新引风机参数：名称单位TB工况BMCR工况1工况2工况3发电负荷MW//299.1230.0149.7锅炉蒸发量t/h/1025.0880.3635.6400.7引风机进口风温℃140.0烟气密度kg/m30.6948单引风机秒流量m3/s350.