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高分子脫硝技術在循環流化床鍋爐上的應用

文章来源:   作者:管理员  发布时间:2019-9-9 13:48:09  浏览量:1317

    北极星大气网讯:摘要:本文简要叙述为确保烟气达标排放,对循环流化床锅炉采用高分子脱硝工艺,进行烟气脱硝处理。研究内容主要包括高分子脱硝工艺原理、脱硝设备工作方式、脱硝设备的设计构造及实际运行情况等,为高分子脱硝工艺原理推广应用提供可靠的技术支持,同时也为烟气脱硝深度治理提供新的方向。
    关键词: 高分子脱硝;NOx;流化床;烟气;节能减排
    1、前言
    循環流化床(CFB)鍋爐具有燃料適應性廣、燃燒效率高、汙染物排放低、結構簡單、運行靈活等諸多優勢,在國內外得到廣泛應用,特別是大型循環流化床鍋爐的發展和應用在近年來尤爲迅速[1]。
    然而隨著環保政策越來越嚴格,國家對鍋爐煙氣汙染物SO2,NOx,粉塵排放限制也日趨嚴格,越來越多的地區要求實行超低排放[2],因此大量以前建設的鍋爐必須實行提標改造。
    某廠目前有五台75t/h循環流化床鍋爐,鍋爐型號UG-75/5.3-M19,由無錫華光鍋爐股份有限公司生産的次高溫次高壓鍋爐,投産于2005年前後,主要對周邊紡織工業園區進行集中供汽。
    現公司循環流化床鍋爐氮氧化物原始排放超150mg/m3,采用SNCR脫硝方式後能降至80mg/m3左右,但是氨水消耗量很大,氨水對尾部煙道、空預器器、電除塵等設備危害很大,嚴重影響鍋爐安全經濟運行,急需對脫硝工藝進行改造。
    2、SNCR與高分子脫硝技術對比
    目前,鍋爐煙氣淨化所采用的脫硝工藝,主要有選擇性催化還原法(SCR)、選擇性非催化還原法(SNCR),以及高分子幹法脫硝法,現將其中SNCR及高分子幹法脫硝法[3][4]進行介紹及對比,見表1:
    (1)选择性非催化还原法(SNCR):在高温段,将还原剂氨水或尿素加除盐水稀释至5~20%氨水或者尿素溶液,喷入炉膛,从而将NOx还原为氮气,此湿法脱硝液态还原剂在炉膛内需要吸收热量,存在热量损失,同时 SNCR脱硝效率低,无法满足超低排放要求。
    (2)高分子幹法脫硝法:高分子脫硝劑是整個技術的核心,脫硝劑是以高分子材料作爲載體,把氨基成分聚合負載在高分子材料上,形成粉體狀材質。脫硝劑噴入爐膛中,在高溫區間發生化學反應,釋放出大量的含氨基官能團,氨基與煙氣中NOx發生反應,達到脫除NOx目的。高分子幹法脫硝具有投資少、脫硝效率高、改造方便等技術特點,有著廣闊的推廣空間,適用于循環流化床鍋爐、煤粉爐、垃圾焚燒爐、生物質鍋爐、水泥窯爐和煤氣發生爐的脫硝深度提標改造。

    綜合考慮鍋爐自身性能、脫硝成本、工況環境、燃料以及維護保養等多種因素,決定采用先進的高分子脫硝工藝對鍋爐脫硝系統進行改造。
    3、高分子脫硝工藝設備設計原則
    高分子脱硝工艺中使用固态高分子材料作为还原剂脱硝,属活性脱硝剂,在780℃以上的高温环境中易被激活、气化,瞬间与NOx化学反应,还原成N2和H2O。按气力输送原理,首先将粉状高分子脱硝剂通过吸料装置输送至储料仓,采用负压下料、正压输送的措施,使脱硝粉剂与空气充分混合形成化合物,将混合物料通过管道输送至球形分配器,再由耐高温、耐腐蚀喷枪将脱硝剂喷送至锅炉反应区域,使脱硝剂混物与烟气充分混合发生化学反应,将烟气中的NOx还原为氮气等无害气体,实现脱硝,工艺流程见图1。在脱硝过程中产生 N2、CO2、H2O 以及其它烟道气体,不产生其它二次污染物。
    4、高分子脫硝工藝設備組成
    工藝系統主要包括:上料系統、輸送系統、下料器系統、氣料分配器、噴射系統、電氣儀表及控制系統[4]。
    4.1負壓上料系統
    負壓上料裝置輸送的方式是由操作人員通過負壓管從料包中將脫硝劑吸入料倉內,極大的節省了人員的操作時間,並做到了通過設備整體的稱重系統與PLC系統控制之間的聯動,設上、下料位容量數據參數,料倉內物料分別在高、低位時由控制系統發出聲光報警,提醒要加料和料倉已滿料;高位料位數據參數報警時負壓上料裝置自動停止加料。
    4.2輸送系統
    羅茨風機是整個輸送系統主要的組件之一,它爲整個系統提供足夠的風量及風壓,根據運行情況變頻調整。
    4.3下料器系統
卸料器由驅動電機采用變頻控制,以適應鍋爐工況的調節,具有運行穩定、抗壓性能好、耐磨損的特點,同時與鍋爐爐後在線數據連接,做到實時跟蹤調整。
    4.4噴射系統
    噴射系統主要由噴槍及其附件組成,通過調節下料器的變頻器頻率控制噴槍的流量。輸送管與球形分配器連接,球形分配器出口管通過金屬軟管連接噴槍,見圖2、圖3。
    噴槍采用耐磨損、耐熱變形、耐高溫、耐腐蝕且容易維護的材料;霧化效果及覆蓋面積科學合理。
    還原劑噴射系統能適應鍋爐較低穩燃負荷和BMCR之間的任何負荷下持續安全運行,並能適應機組的負荷變化和機組啓停次數的要求。設計安裝位置時,根據爐膛溫度分布、氣流分布以及煙氣組分分布情況,選擇較佳噴入點,使得脫硝效率發揮到較佳。
    4.4電氣儀表及控制系統
    高分子脫硝系統的電氣儀表系統是脫硝裝置中具備可檢測、監控、操作等功能的極爲關鍵的集成作業系統,由供配電系統、控制與保護、照明檢修系統、防雷接地系統、電氣附件及儀表,在線分析儀等組成。高分子脫硝控制系統與整個鍋爐控制系統相互協調,儀表和控制系統與主體工程保持一致,滿足整個鍋爐控制系統的運行暢通。脫硝裝置有完善的保護系統,實現應急自動安全停機,實現遠程監視和控制。整套脫硝處理系統爲自動控制,可單位切換爲手動操作,不影響系統的運行。
    脫硝PLC系統包括裝置運行的所有參數曆史曲線,同屏顯示脫硝控制參數曲線,有效數據保存一年。系統能夠記錄機組負荷(或煙氣流量)、爐膛溫度、脫硝設施運行時間、出口NOx濃度、還原劑噴入量。
    5、結論
    2019年01月高分子脫硝設備投入運行後,已連續穩定運行半年,設備未發生異常,系統運行正常,符合設計要求,利用鍋爐調停,對空預器管組積灰、電除塵殼體腐蝕情況等設備檢查,發現運行情況良好,在鍋爐運行期間,設備自動控制檢測煙氣NOx排放濃度,調整控制NOx排放濃度在50mg/m3以下,見圖5,做出了環境保護應有的貢獻。
    6、參考文獻:
    [1] 李斌,李拓.中国空气污染库兹涅茨曲线的实证研究[J].经济问题,2014(4):17-18.
    [2]GBl3223-2011,火電廠大氣汙染物控制排放標准[S].
    [3]龔玉霞,蘇轶熊,等.基于CHEMKIN對鍋爐SNCR脫硝系統模擬及優化[J].節能技術,2016(9):456-459.
    [4]韩颖慧,赵毅,等.高分子过氧酸改性钙基添加剂烟气同时脫硫脫硝实验研[J].中国机电工程学报,2012,35:31-36.
    [5]金峰.PLC分散控制系統在火電廠的應用前景分析[J].華東電力,2002(7):26-28.
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