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高分子脱硝技术在循环流化床锅炉上的应用

文章来源:http://www.cztaiju.com   作者:管理员  发布时间:2019-9-9 13:48:09  浏览量:94

    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
    循环流化床(CFB)锅炉具有燃料适应性广、燃烧效率高、污染物排放低、结构简单、运行灵活等诸多优势,在国内外得到广泛应用,特别是大型循环流化床锅炉的发展和应用在近年来尤为迅速[1]。
    然而随着环保政策越来越严格,国家对锅炉烟气污染物SO2,NOx,粉尘排放限制也日趋严格,越来越多的地区要求实行超低排放[2],因此大量以前建设的锅炉必须实行提标改造。
    某厂目前有五台75t/h循环流化床锅炉,锅炉型号UG-75/5.3-M19,由无锡华光锅炉股份有限公司生产的次高温次高压锅炉,投产于2005年前后,主要对周边纺织工业园区进行集中供汽。
    现公司循环流化床锅炉氮氧化物原始排放超150mg/m3,采用SNCR脱硝方式后能降至80mg/m3左右,但是氨水消耗量很大,氨水对尾部烟道、空预器器、电除尘等设备危害很大,严重影响锅炉安全经济运行,急需对脱硝工艺进行改造。
    2、SNCR与高分子脱硝技术对比
    目前,锅炉烟气净化所采用的脱硝工艺,主要有选择性催化还原法(SCR)、选择性非催化还原法(SNCR),以及高分子干法脱硝法,现将其中SNCR及高分子干法脱硝法[3][4]进行介绍及对比,见表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)高分子干法脱硝法:高分子脱硝剂是整个技术的核心,脱硝剂是以高分子材料作为载体,把氨基成分聚合负载在高分子材料上,形成粉体状材质。脱硝剂喷入炉膛中,在高温区间发生化学反应,释放出大量的含氨基官能团,氨基与烟气中NOx发生反应,达到脱除NOx目的。高分子干法脱硝具有投资少、脱硝效率高、改造方便等技术特点,有着广阔的推广空间,适用于循环流化床锅炉、煤粉炉、垃圾焚烧炉、生物质锅炉、水泥窑炉和煤气发生炉的脱硝深度提标改造。

    综合考虑锅炉自身性能、脱硝成本、工况环境、燃料以及维护保养等多种因素,决定采用先进的高分子脱硝工艺对锅炉脱硝系统进行改造。
    3、高分子脱硝工艺设备设计原则
    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、高分子脱硝工艺设备组成
    工艺系统主要包括:上料系统、输送系统、下料器系统、气料分配器、喷射系统、电气仪表及控制系统[4]。
    4.1负压上料系统
    负压上料装置输送的方式是由操作人员通过负压管从料包中将脱硝剂吸入料仓内,极大的节省了人员的操作时间,并做到了通过设备整体的称重系统与PLC系统控制之间的联动,设上、下料位容量数据参数,料仓内物料分别在高、低位时由控制系统发出声光报警,提醒要加料和料仓已满料;高位料位数据参数报警时负压上料装置自动停止加料。
    4.2输送系统
    罗茨风机是整个输送系统主要的组件之一,它为整个系统提供足够的风量及风压,根据运行情况变频调整。
    4.3下料器系统
卸料器由驱动电机采用变频控制,以适应锅炉工况的调节,具有运行稳定、抗压性能好、耐磨损的特点,同时与锅炉炉后在线数据连接,做到实时跟踪调整。
    4.4喷射系统
    喷射系统主要由喷枪及其附件组成,通过调节下料器的变频器频率控制喷枪的流量。输送管与球形分配器连接,球形分配器出口管通过金属软管连接喷枪,见图2、图3。
    喷枪采用耐磨损、耐热变形、耐高温、耐腐蚀且容易维护的材料;雾化效果及覆盖面积科学合理。
    还原剂喷射系统能适应锅炉较低稳燃负荷和BMCR之间的任何负荷下持续安全运行,并能适应机组的负荷变化和机组启停次数的要求。设计安装位置时,根据炉膛温度分布、气流分布以及烟气组分分布情况,选择较佳喷入点,使得脱硝效率发挥到较佳。
    4.4电气仪表及控制系统
    高分子脱硝系统的电气仪表系统是脱硝装置中具备可检测、监控、操作等功能的极为关键的集成作业系统,由供配电系统、控制与保护、照明检修系统、防雷接地系统、电气附件及仪表,在线分析仪等组成。高分子脱硝控制系统与整个锅炉控制系统相互协调,仪表和控制系统与主体工程保持一致,满足整个锅炉控制系统的运行畅通。脱硝装置有完善的保护系统,实现应急自动安全停机,实现远程监视和控制。整套脱硝处理系统为自动控制,可单位切换为手动操作,不影响系统的运行。
    脱硝PLC系统包括装置运行的所有参数历史曲线,同屏显示脱硝控制参数曲线,有效数据保存一年。系统能够记录机组负荷(或烟气流量)、炉膛温度、脱硝设施运行时间、出口NOx浓度、还原剂喷入量。
    5、结论
    2019年01月高分子脱硝设备投入运行后,已连续稳定运行半年,设备未发生异常,系统运行正常,符合设计要求,利用锅炉调停,对空预器管组积灰、电除尘壳体腐蚀情况等设备检查,发现运行情况良好,在锅炉运行期间,设备自动控制检测烟气NOx排放浓度,调整控制NOx排放浓度在50mg/m3以下,见图5,做出了环境保护应有的贡献。
    6、参考文献:
    [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,火电厂大气污染物控制排放标准[S].
    [3]龚玉霞,苏轶熊,等.基于CHEMKIN对锅炉SNCR脱硝系统模拟及优化[J].节能技术,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脱硫脱硝实验研[J].中国机电工程学报,2012,35:31-36.
    [5]金峰.PLC分散控制系统在火电厂的应用前景分析[J].华东电力,2002(7):26-28.
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