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核心技术

采用高温低氮燃烧技术解决各类锅炉超低排放问题 ——同时提高燃烧效率、较低运营成本 ——并把脱硝成本降到最低

发布时间:2021/06/23 点击量:743

采用高温低氮燃烧技术解决各类锅炉超低排放问题

——同时提高燃烧效率、较低运营成本

——并把脱硝成本降到最低

一、氮氧化物超低排放技术路径(脱硫可采用氧化镁法、氧化钙法等,除尘可以采用布袋或湿电。不详述。)

烟气中的氮氧化物一般为NO。低成本降低氮氧化物排放浓度是我们的研究方向。

(一)低成本还原氮氧化物所需要的条件

1、适宜的温度:

氮氧化物的最佳还原温度区间为850~1100℃。再次温度环境下,NO与尿素或氨水等还原剂会充分反映。因此控制燃烧室温度是降低氮氧化物排放浓度的先决条件。

2、氧含量的控制:

氮氧化物折算浓度与氧含量直接挂钩,每降低1%含氧量,氮氧化物折算浓度降低约为10%。

3、烟气在高温区的停留时间:

氮氧化物与还原剂的反应需要一定的时间以及空间,才能充分混合还原。

一、各类锅炉氮氧化物超低排放改造实施办法

 

(一)燃煤、燃生物质链条炉排、往复炉排锅炉超低排放改造实施办法

1、存在问题

大型链条锅炉氮氧化物的初始排放浓度一般在300mg/m3左右,直接采用SNCR技术很难达到氮氧化物超低排放标准要求。

主要原因为:

A. 炉排密封不严密,动和静之间密封不好,风室存在串风问题,有局部过氧,炉膛温度不均匀。导致氮氧化物初始排放浓度过高。

B、炉膛内燃烧温度普遍较低,氮氧化物还原需要870℃以上的温度场,缺少SNCR还原工作空间,不能有效降低烟气中的氮氧化物含量。

2、  解决办法

A. 风室采用独立风室,将各个风室间独立出来。解决风室串风漏风问题。

B. 提高燃烧室温度,将燃烧室改成绝热燃烧室。在燃烧室上方增设二燃室,做绝热处理,作为SNCR还原反应区间。

3、可实现效果

氮氧化物初始排放浓度一般不超过200mg/m3。采用SNCR技术可使氮氧化物排放浓度降到50mg/m3左右。

 

(二)循环流化床锅炉超低排放改造实施办法

1、存在问题:

锅炉的变负荷能力不强、维修率高,出力小于50%时,尤其严重。

出力低时,氮氧化物严重超标,采用SNCR后,NOX排放150mg/m3以上。

2、解决办法

A、提高燃烧室温度。

B、控制燃烧室温度。

3、可实现指标

    A、出力基本不减。

    B、氮氧化物排放浓度<50mg/m3

(三)震动水冷炉排锅炉超低排放改造实施办法

1、存在的主要问题

 

主要表现是锅炉热效率低,不足60%(扣除补水220℃的热焓)。

A、灰渣含碳量高。

B、烟气中有机气体不完全燃烧损失大。

2、改造原则与解决办法

 

2.1、改造原则

A、不动原锅炉本体。

B、改造部分重量炉外单独支撑,不对原受压件有影响。

2.2、解决办法

A、炉内增加耐高温拱及蓄热体,提高燃烧容积热负荷,为灰渣和烟气充分燃烬创造条件。

B、拱下增加高温空气顶吹系统使灰渣充分燃烬。

C、检查炉排下布风系统,如有必要增加均布风装置。

D、拱与蓄热体的支撑水管水循环根据现场情况自成系统单独循环,产生的热量可以利用,对原锅炉性能无影响。

 

3、改造后可承诺实现经济技术指标

 

3.1、锅炉热效率:扣除补水的热焓,可以提高15%以上。

3.2、改造所涉及的部分,性能可靠,基本无维修率。

 

二、满足氮氧化物超低排放指标保险措施

 

1、SCR脱硝技术

成熟技术(投资成本过高,不详述

2、无氨干法脱硫脱硝

2.1干法无氨脱硝原理:纯无氨低温催化脱硝技术不使用氨气,是采用催化剂脱硝而不是氧化剂来直接化学反应脱硝。首先烟气中的氧气和一氧化氮在催化剂上催化反应生成二氧化氮,二氧化氮被烟气中一般都存在的一氧化碳还原成为氮气并生成二氧化碳。如果烟气中无一氧化碳或其量不足,则二氧化氮可以被碱吸收:

2NO+O2→2NO2            NO2 + 4CO → 2N2 + 4CO2

3NO2+Ca(OH)2 → Ca(NO3)2+NO+H2O2

纯催化剂为高效复合氧化催化剂,无毒无二次污染,专为针对催化氧化法研发生产的催化剂,可以在较宽和较低温度范围内(室温至 300℃以下)将NO氧化为NO2NOX去除效率可达到 90%以上。过程简单,操作方便,投资运行成本均较低。由于不使用氨气,无安全隐患。

2.2、干法脱硫技术原理:采用氧化催化剂把烟气中的二氧化硫与烟气中残余的氧气反应生成三氧化硫,然后被氢氧化钙吸收生成硫酸钙:

SO2+1/2O2 → SO3          SO3+Ca(OH)2 → CaSO4+H2O

整个过程不使用水,亦不产生废水;操作控制过程就是一个步骤,操作简单;脱硫效果可以根据业主要求调控,通过调节接触时间,可以达到90%以上去除效果;对于烟气条件短时间的一些波动不敏感,对于烟气温度也不很敏感,几乎适于所有的烟气条件。

2.3、改造优势:

A、床体占地面积小,结构紧凑,处理风量大;

B、模块式整体预制,整体发运,现场只需要对接进出口即可,安装快快捷方便。

2.4、实验数据(山东亿通热电有限公司75t/h流化床锅炉)

 

时间

脱硝罗茨风机Hz

脱硝剂

电机Hz

NOX氮氧化物   mg/m3

氧含量%

工况流量 m3/h

锅炉运行负荷%

备注

实测值

折算值

15:28

72

88

8.7%

150100

75%

氮氧化物原始值

15:56

25

5

59

71

8.7%

150100

75%

脱硝设备开启

16:06

25

7

50

62

9.0%

150100

75%

脱硝设备开启

16:16

25

10

47

59

9.0%

150100

75%

脱硝设备开启

16:21

30

20

35

43

9.0%

150100

75%

脱硝设备开启

17:41

30

25

26

33

9.2%

150100

75%

脱硝设备开启

 

注:试运行时间2小时30分钟,用脱硝剂70Kg,如增加喷枪及调整喷枪位置,脱硝剂消耗将有所下降。

 

3、亚氯酸钠湿法脱硫脱硝技术

3.1、基本原理 :

本技术采用两级脱硝:炉内干法 SNCR 技术和锅炉尾部氧化脱硝。采用气力输送的方式将脱硝还原剂尿素颗粒输送进尿素料仓储存。从料仓下来的尿素通过星形给料阀计量后,以气力输送的方式输送到安装在炉墙的喷枪上,在炉内600-1000℃温度区间喷入干粉态脱硝剂,脱硝剂与烟气中 NOX接触,发生还原反应,4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O。烟气中绝大部分 NOXNO、NO2 被还原成 N2 H2O。从炉内逃逸出来的NO在氧化反应器中与喷入的强氧化剂接触,发生氧化反应,NaCLO2+2NO→NaCL+2NO2NaCLO2+4NO→NaCL+2N2O3NaCLO2+4N2O3+O2→NaCL+8NO2NaCLO2+4NO2→NaCL+2N2O5NO 被氧化成NO2N2O5等高价NOXNO2等在还原反应器中与喷入的尿素溶液接触,发生还原反应生成N2和H2O,8NH3+6NO2→7N2+12H2O。经两级脱硝后烟气进入脱硫塔,脱硫后由烟囱排向大气。

3.2、技术优势:

与常规的氧化脱硝技术(先将 NO 氧化成 NO2N2O5等,再在脱硫塔内酸碱中和)不同,本技术采用先氧化后还原技术,即先采用氧化剂将NO氧化成NO2,再用尿素溶液还原NO2,生产N2 H2O。本技术的优点是脱硝效率高,同时不产生难以处理的硝酸盐或亚硝酸盐,无二次污染。

 

四、应用案例

1、锅炉部分案例

1.1、山东惠民春晖福利工贸有限公司55T兰炭锅炉

1.2、河南民权长岭食品有限公司20T生物质锅炉

1.3、秦皇岛家辉纸业20T生物质锅炉

1.4、陕西瑞行集团生物质锅炉(2T、6T、10T)

2、脱硫脱硝改造部分案例

2.1淄博市环保供热有限公司2×100t/h+80t/h燃煤链条供暖锅炉干法SNCR+氧化还原法脱硝+涡流高效除尘除雾氮氧化物<50mg/m³,颗粒物<10mg/m³

2.2、山东瑞阳制药有限公司35t/h燃煤链条锅炉干法SNCR+氧化还原法脱硝氮氧化物<50mg/m³

2.3、山东惠民春晖福利工贸有限公司55T兰炭锅炉干法SNCR+氧化还原法脱硝氮氧化物<50mg/m³

2.4、江苏兴化市热华能源有限公司2×40t/h生物质锅炉干法SNCR脱硝+氧化还原法脱硝氮氧化物<50mg/m³

 

 


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