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联合脱硝技术在燃煤锅炉脱硝改造中的应用研究

时间:2019-07-30 13:28

来源:山东工业技术

作者:谭定健

应用联合脱销技术进行燃煤锅炉脱销改造,已经成为相关企业现代化建设与绿色化生产的客观需求与必然趋势。本文在经验归纳与总 结的基础上,从联合脱销技术相关概述入手,对其工作原理进行了简要分析,并以某燃煤锅炉为例,应用联合脱硝技术进行了脱销改造,以此 为燃煤锅炉节能减排降污改造实践提供可借鉴性参考。

1 联合脱硝技术的相关概述 

联合脱销技术是针对氮氧化物生成与危害防治形成的一种工业工 艺技术。由氮氧化物组成结构可知,氮氧化物(NOx)是由氮元素与 氧元素组成而成的化合物,包括一氧化氮(NO)、一氧化二氮(N2O) 二氧化氮(NO2)、三氧化二氮(N2O3)、四氧化二氮(N2O4)、五 氧化二氮(N2O5)等 [1]。通常情况下,除二氧化氮外,多数氮氧化物 存在不稳定性,遇热、光等会发生反应转化为二氧化氮。而一氧化氮、 二氧化氮是形成酸雨与酸雾的重要来源,对建筑物、人体健康存在重 要危害。 

而在日常生产生活中,氮氧化物主要来源于化石燃料燃烧、硫酸 生产与使用。由氮氧化物生成机理可知,氮氧化物一般可分为热力型 氮氧化物、燃料型氮氧化物与快速型氮氧化物三种类型。其中,热力 型氮氧化物受温度影响较大,生成于 1400℃高温下;燃料型氮氧化物 主要来源于燃料燃烧,通常当化石燃料燃烧温度达到 600℃ ~800℃时, 即可生成燃料型氮氧化物,也是现阶段造成大气污染的关键因素;快 速型氮氧化物含量相对较少,多在产生于氢氧化合物燃烧过程中。在 传统燃烧与生产过程中,采用的脱销技术主要是在燃烧前、燃烧过程 中以及燃烧后进行单一管控。其处理效果并不理想,且技术应用相对 复杂,处理成本高。对此,采用联合脱销技术进行燃煤锅炉改造,改 善单一脱销技术应用存在的不足,已经成为现阶段燃煤锅炉创新发展 的客观需求与必然趋势,有利于实现超洁净排放标准的达成。

2 联合脱硝技术在燃煤锅炉脱硝改造中的应用 

2.1 燃煤锅炉简介 

某厂所应用的锅炉为 DG220/9.81-18 型燃煤锅炉,燃煤锅炉投产 于 2011 年,由哈尔滨锅炉厂有限责任公司生产制造。该燃煤锅炉采 用全钢结构进行紧身封闭设计,整体布置形态为 π 形,共有十二个循 环回路,锅炉额定蒸发量为 220t/h,汽包工作压力为 10.96MPa,锅炉 过热蒸汽温度为 540℃ ±5℃,过热蒸汽压力为 9.8MPa。锅炉在实际 运行过程中烟气量达到 32000m3 /h,在未改造之前,烟气中含有的氮 氧化物浓度相对较高,同时当所燃烧煤粉的硫含量过高时,容易形成 较多的三氧化硫,并与烟气水蒸气结合形成酸雾,使锅炉尾部受热面 产生腐蚀现象。 

2.2 燃煤锅炉脱硝改造中联合脱销技术的应用 

针对现阶段燃煤锅炉存在的问题,应用低氮燃烧与选择性催化还 原脱硝技术相结合的方式对锅炉进行了改造,以控制锅炉燃烧过程中 与烟气排放过程中氮氧化物的浓度 [2]。其中低氮燃烧技术的应用主要 是通过科学调解锅炉内的流畅、温度场以及物料分布情况,进行氮 氧化物生产量的降低。通常情况下,在锅炉改造过程中,通过空气 燃烧、煤粉二次燃烧以及空气分级燃烧,是现阶段应用较为广泛的 低氮燃烧技术。而选择性催化还原脱销技术(SCR,Selective Catalytic Reduction)是锅炉烟气脱销中应用较为广泛的技术之一,它能够在催 化剂作用下,有选择性的与烟气中的氮氧化物发生反应,将其转化为 无污染无毒性的氮气与水,从而达成锅炉脱销目标。 

在本次锅炉改造中,基于低氮燃烧技术与选择性催化还原脱硝技 术存在的优势,进行技术结合应用,实现燃煤锅炉联合脱销,以提升 锅炉脱销质量与效率。在此过程中,主要进行了如下操作: 

(1)有效控制锅炉燃烧区域氧气浓度,实现低氧燃烧。在此过程中, 对锅炉送风量进行了调整,通过应用炉内燃烧控制技术、浓稀相燃烧 技术、可调切圆燃烧技术等,实现锅炉燃烧器的改造,以实现氮氧化 物的有效控制。例如,调整原一次风燃烧器切圆直径,实现燃烧器集 中布置;利用浓稀相燃烧技术将锅炉上层一次风改为浓稀相氮氧化物 燃烧器,将锅炉下层一次风转化改造为外燃式微油点火燃烧器,并配 置周界风;在二次风大油枪现有点火方式的基础上,配置外燃烧式燃 烧器,形成并联体系,以实现低氮燃烧。 (2)通过改造省煤器、空气预热器实现锅炉尾部烟道结构改造, 为选择性催化还原脱销技术应用奠定基础,并降低锅炉燃烧过程中的 氮氧化物浓度。例如,在省煤器改造过程中,将原有结构改变为上、 下级省煤器结构,并通过科学调整省煤器横向节距,更换进出口集箱, 配置防磨罩等手段,降低烟气对省煤器的影响,实现排烟温度有效控 制。在空气预热器改造过程中,为降低低温空气预热器堵塞对锅炉热 传递与空气流通存在的影响,通过在预热器下管箱配置一定规格的搪 瓷管进行问题处理,并控制 SCR 应用下液态硫酸氢氨的产生。 

(3)低氮燃烧技术与选择性催化还原脱硝技术的结合应用会在 一定程度上增加阻力,使原有引风机无法满足实际需求。对此,在锅 炉改造过程中,需根据实际情况更换风机装置,使用大功率风机以保 证锅炉脱销系统的稳定运行,并通过配置永磁调速装置,进行风机余 量再利用,提升锅炉节能水平。

3 结论 

燃煤锅炉脱硝改造,是锅炉产业落实“五大发展理念”,实施可 持续化竞争发展的重要手段,在生态环境保护、产业经济效益提升等 方面发挥至关重要的作用。在燃煤锅炉脱销改造过程中,科学应用联 合脱销技术,可有效提升改造质量,降低燃煤锅炉氮氧化物排放量, 达到有关标准与要求。对此,在燃煤锅炉改造过程中,需立足实践, 促进联合脱销技术的应用与推广,以促进锅炉及有关产业的优化发展。


编辑:李丹

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