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【頭條】聯合脫硝技術在燃煤鍋爐脫硝改造中的應用研究

作者: 來源: 人氣:229 發表時間:2019-07-31 【


2019-07-3118:47:58

  摘 要:應用聯合脫銷技術進行燃煤鍋爐脫銷改造,已經成為相關企業現代化建設與綠色化生產的客觀需求與必然趨勢。本文在經驗歸納與總 結的基礎上,從聯合脫銷技術相關概述入手,對其工作原理進行了簡要分析,并以某燃煤鍋爐為例,應用聯合脫硝技術進行了脫銷改造,以此 為燃煤鍋爐節能減排降污改造實踐提供可借鑒性參考。

  1 聯合脫硝技術的相關概述

  聯合脫銷技術是針對氮氧化物生成與危害防治形成的一種工業工 藝技術。由氮氧化物組成結構可知,氮氧化物(NOx)是由氮元素與 氧元素組成而成的化合物,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]。通常情況下,除二氧化氮外,多數氮氧化物 存在不穩定性,遇熱、光等會發生反應轉化為二氧化氮。而一氧化氮、 二氧化氮是形成酸雨與酸霧的重要來源,對建筑物、人體健康存在重 要危害。

  而在日常生產生活中,氮氧化物主要來源于化石燃料燃燒、硫酸 生產與使用。由氮氧化物生成機理可知,氮氧化物一般可分為熱力型 氮氧化物、燃料型氮氧化物與快速型氮氧化物三種類型。其中,熱力 型氮氧化物受溫度影響較大,生成于 1400℃高溫下;燃料型氮氧化物 主要來源于燃料燃燒,通常當化石燃料燃燒溫度達到 600℃ ~800℃時, 即可生成燃料型氮氧化物,也是現階段造成大氣污染的關鍵因素;快 速型氮氧化物含量相對較少,多在產生于氫氧化合物燃燒過程中。在 傳統燃燒與生產過程中,采用的脫銷技術主要是在燃燒前、燃燒過程 中以及燃燒后進行單一管控。其處理效果并不理想,且技術應用相對 復雜,處理成本高。對此,采用聯合脫銷技術進行燃煤鍋爐改造,改 善單一脫銷技術應用存在的不足,已經成為現階段燃煤鍋爐創新發展 的客觀需求與必然趨勢,有利于實現超潔凈排放標準的達成。

  2 聯合脫硝技術在燃煤鍋爐脫硝改造中的應用

  2.1 燃煤鍋爐簡介

  某廠所應用的鍋爐為 DG220/9.81-18 型燃煤鍋爐,燃煤鍋爐投產 于 2011 年,由哈爾濱鍋爐廠有限責任公司生產制造。該燃煤鍋爐采 用全鋼結構進行緊身封閉設計,整體布置形態為 π 形,共有十二個循 環回路,鍋爐額定蒸發量為 220t/h,汽包工作壓力為 10.96MPa,鍋爐 過熱蒸汽溫度為 540℃ ±5℃,過熱蒸汽壓力為 9.8MPa。鍋爐在實際 運行過程中煙氣量達到 32000m3 /h,在未改造之前,煙氣中含有的氮 氧化物濃度相對較高,同時當所燃燒煤粉的硫含量過高時,容易形成 較多的三氧化硫,并與煙氣水蒸氣結合形成酸霧,使鍋爐尾部受熱面 產生腐蝕現象。

  2.2 燃煤鍋爐脫硝改造中聯合脫銷技術的應用

  針對現階段燃煤鍋爐存在的問題,應用低氮燃燒與選擇性催化還 原脫硝技術相結合的方式對鍋爐進行了改造,以控制鍋爐燃燒過程中 與煙氣排放過程中氮氧化物的濃度 [2]。其中低氮燃燒技術的應用主要 是通過科學調解鍋爐內的流暢、溫度場以及物料分布情況,進行氮 氧化物生產量的降低。通常情況下,在鍋爐改造過程中,通過空氣 燃燒、煤粉二次燃燒以及空氣分級燃燒,是現階段應用較為廣泛的 低氮燃燒技術。而選擇性催化還原脫銷技術(SCR,Selective Catalytic Reduction)是鍋爐煙氣脫銷中應用較為廣泛的技術之一,它能夠在催 化劑作用下,有選擇性的與煙氣中的氮氧化物發生反應,將其轉化為 無污染無毒性的氮氣與水,從而達成鍋爐脫銷目標。

  在本次鍋爐改造中,基于低氮燃燒技術與選擇性催化還原脫硝技 術存在的優勢,進行技術結合應用,實現燃煤鍋爐聯合脫銷,以提升 鍋爐脫銷質量與效率。在此過程中,主要進行了如下操作:

  (1)有效控制鍋爐燃燒區域氧氣濃度,實現低氧燃燒。在此過程中, 對鍋爐送風量進行了調整,通過應用爐內燃燒控制技術、濃稀相燃燒 技術、可調切圓燃燒技術等,實現鍋爐燃燒器的改造,以實現氮氧化 物的有效控制。例如,調整原一次風燃燒器切圓直徑,實現燃燒器集 中布置;利用濃稀相燃燒技術將鍋爐上層一次風改為濃稀相氮氧化物 燃燒器,將鍋爐下層一次風轉化改造為外燃式微油點火燃燒器,并配 置周界風;在二次風大油槍現有點火方式的基礎上,配置外燃燒式燃 燒器,形成并聯體系,以實現低氮燃燒。 (2)通過改造省煤器、空氣預熱器實現鍋爐尾部煙道結構改造, 為選擇性催化還原脫銷技術應用奠定基礎,并降低鍋爐燃燒過程中的 氮氧化物濃度。例如,在省煤器改造過程中,將原有結構改變為上、 下級省煤器結構,并通過科學調整省煤器橫向節距,更換進出口集箱, 配置防磨罩等手段,降低煙氣對省煤器的影響,實現排煙溫度有效控 制。在空氣預熱器改造過程中,為降低低溫空氣預熱器堵塞對鍋爐熱 傳遞與空氣流通存在的影響,通過在預熱器下管箱配置一定規格的搪 瓷管進行問題處理,并控制 SCR 應用下液態硫酸氫氨的產生。

  (3)低氮燃燒技術與選擇性催化還原脫硝技術的結合應用會在 一定程度上增加阻力,使原有引風機無法滿足實際需求。對此,在鍋 爐改造過程中,需根據實際情況更換風機裝置,使用大功率風機以保 證鍋爐脫銷系統的穩定運行,并通過配置永磁調速裝置,進行風機余 量再利用,提升鍋爐節能水平。

  3 結論

  燃煤鍋爐脫硝改造,是鍋爐產業落實“五大發展理念”,實施可 持續化競爭發展的重要手段,在生態環境保護、產業經濟效益提升等 方面發揮至關重要的作用。在燃煤鍋爐脫銷改造過程中,科學應用聯 合脫銷技術,可有效提升改造質量,降低燃煤鍋爐氮氧化物排放量, 達到有關標準與要求。對此,在燃煤鍋爐改造過程中,需立足實踐, 促進聯合脫銷技術的應用與推廣,以促進鍋爐及有關產業的優化發展。


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