一廠脫硝技改工程介紹

納雍一廠脫硝技改工程介紹

2013年4月21日設備劃分與崗位設置硝區(qū)：主機一部負責氨區(qū)：燃運一部負責硝區(qū)、氨區(qū)不設置值班崗位，裝設工業(yè)電視遠方監(jiān)控。所有數(shù)據(jù)采集、運行控制進入主機和除灰DCS。學習交流的目的建立脫硝系統(tǒng)運行的感性認識引導專業(yè)自學方向為脫硝運行培訓打下基礎

脫硝目的NOX是NO、NO2、N2O等物質(zhì)的總稱，由其引起的環(huán)境問題及對人體健康的危害可以歸納如下：NOX對人體的制毒作用，尤其是NO2，可以引起支氣管和肺氣腫等呼吸系統(tǒng)疾?。籒OX對植物具有損害作用；NOX是形成酸雨、酸霧的主要污染物；NOX與碳氫化合物共同作用可形成光化學煙霧；NOX參與臭氧層的破壞。NOX的形成

在煤的燃燒過程中，NOx的生成量和排放量與燃燒方式，特別是燃燒溫度和過量空氣系數(shù)等密切相關(guān)。燃燒形成的NOx可分為燃料型、熱力型和快速型3種。其中快速型NOx生成量很少,可以忽略不計。熱力型NOx，指空氣中的氮氣在高溫下氧化而生成NOx。當爐膛溫度在1350℃以上時，空氣中的氮氣在高溫下被氧化生成NOx

,當溫度足夠高時,熱力型NOx

可達20%。過量空氣系數(shù)和煙氣停留時間對熱力型NOx的生成有很大影響。NOX的形成燃料型NOx，指燃料中含氮化合物在燃燒過程中進行熱分解，繼而進一步氧化而生成NOx。其生成量主要取決于空氣燃料的混合比。燃料型NOx約占NOx總生成量的75%～90%。過量空氣系數(shù)越高,NOx的生成和轉(zhuǎn)化率也越高。NOX的形成快速型NOx，指燃燒時空氣中的氮和燃料中的碳氫離子團如CH等反應生成NOx。主要是指燃料中碳氫化合物在燃料濃度較高的區(qū)域燃燒時所產(chǎn)生的烴,與燃燒空氣中的N2發(fā)生反應，形成的CN和HCN繼續(xù)氧化而生成的NOx。在燃煤鍋爐中，其生成量很小，一般在燃用不含氮的碳氫燃料時才予以考慮。脫硝基本技術(shù)及概念

降低NOx排放主要有兩種措施。一、控制燃燒過程中NOx的生成，即低NOx燃燒技術(shù)；二、對生成的NOx進行處理，即煙氣脫硝技術(shù)。一廠脫硝技術(shù)的選擇LNB+SCRLNB低氮燃燒技術(shù)SCR選擇性催化還原脫硝技術(shù)低氮燃燒技術(shù)介紹

措施原則：降低過量空氣系數(shù)和氧氣濃度，使煤粉在缺氧條件下燃燒；降低燃燒溫度，防止產(chǎn)生局部高溫區(qū)；縮短煙氣在高溫區(qū)的停留時間等。低NOx燃燒技術(shù)主要包括：低過量空氣系數(shù)、空氣分級燃燒、燃料分級燃燒、煙氣再循環(huán)、低NOx燃燒器。低氮燃燒技術(shù)介紹低過量空氣系數(shù)使燃燒過程盡可能地在接近理論空氣量的條件下進行，隨著煙氣中過量氧的減少，可以抑制NOx的生成，是一種最簡單、最基本地降低NOx排放的技術(shù)措施，不需要對燃燒設備進行結(jié)構(gòu)上的改進。低氮燃燒技術(shù)介紹空氣分級燃燒空氣分級燃燒法是美國在50年代首先發(fā)展起來的，它是目前使用最為普遍的低NOx燃燒技術(shù)之一。空氣分級技術(shù)是通過改進燃燒器的設計或爐膛的配風設計，合理地分配和適時地送入燃燒各階段所需的空氣，在維持鍋爐總體過量空氣系數(shù)較低的基礎上，在主燃燒區(qū)域進一步造成局部燃燒，創(chuàng)造抑制NOx生成和有利于NOx還原的氣氛環(huán)境，在主燃燒區(qū)后創(chuàng)造富氧燃燒區(qū)，以確保燃料的燃盡。低氮燃燒技術(shù)介紹燃料分級（或再燃燒）是一種燃燒改進技術(shù)，它用燃料作為還原劑來還原燃燒產(chǎn)物中的NOx。它是將80%―85%的燃料送入主燃區(qū)。其余15%―20%的燃料則在主燃燒器的上部送入二級燃燒區(qū)。在二級燃燒區(qū)中不僅使得已生成的NOx得到還原，同時還抑制了新的NOx的生成，可使NOx的排放濃度進一步降低。一般情況下，采用燃料分級的方法可以使NOx的排放濃度降低50%以上。在再燃區(qū)的上面還需布置“火上風”噴口以形成第三級燃燒區(qū)（燃盡區(qū)），以保證在再燃區(qū)中生成的未完全燃燒產(chǎn)物的燃盡。這種再燃燒法又稱燃料分級燃燒。低氮燃燒技術(shù)介紹煙氣再循環(huán)法。

通過煙氣循環(huán)風把鍋爐煙氣循環(huán)到燃燒氣流中，由于溫度低的煙氣可以降低火焰總體溫度，并且煙氣中的惰性氣體能夠沖淡氧的濃度，從而導致“熱力”NOx生成的減少。4號爐低氮燃燒器的改造目的

降低爐膛出口NOX含量，降低煙氣脫硝成本。目前3、4號爐爐膛出口NOX含量900

mg/Nm3左右。

通過燃燒器改造，將爐膛出口NOX含量降低至450mg/Nm3以下。4號爐低氮燃燒器的改造

采用原理

高溫燃燒區(qū)：：空氣分級燃燒技術(shù)

減小各二次風口，低煙（缺氧）燃燒。

低溫燃盡區(qū)

增加二次風量，富氧燃燒。4號爐燃燒器的改造燃燒器改造前燃燒器改造后

低氮燃燒器改造對鍋爐產(chǎn)生的影響鍋爐結(jié)焦加劇爐膛出口煙溫升高減溫水流量增加受熱面管壁超溫排煙溫度升高飛灰、大渣含碳量增大煙氣脫硝技術(shù)介紹

由于爐內(nèi)低氮燃燒技術(shù)的局限性,對于燃煤鍋爐，采用改進燃燒技術(shù)可以達到一定的除NOx效果,但脫除率一般不超過60%。使得NOx的排放不能達到令人滿意的程度,為了進一步降低NOx的排放，必須對燃燒后的煙氣進行脫硝處理。

目前通行的煙氣脫硝工藝大致可分為干法、半干法和濕法三類。其中干法包括選擇性非催化還原法(SNCR)、選擇性催化還原法(SCR)、電子束聯(lián)合脫硫脫硝法；半干法有活性炭聯(lián)合脫硫脫硝法；濕法有臭氧氧化吸收法等。就目前而言，干法脫硝占主流地位。

煙氣脫硝技術(shù)介紹

就目前而言，干法脫硝占主流地位其原因是：NOx與SO2相比，缺乏化學活性，難以被水溶液吸收；NOx經(jīng)還原后成為無毒的N2和H2O，脫硝的副產(chǎn)品便于處理；NH3對煙氣中的NOx可選擇性吸收，是良好的還原劑。濕法與干法相比，主要缺點是裝置復雜且龐大；排水要處理，內(nèi)襯材料腐蝕，副產(chǎn)品處理較難，電耗大(特別是臭氧法)。煙氣脫硝技術(shù)介紹SNCR選擇性非催化還原法實質(zhì)是在無催化劑存在條件下，向爐膛噴射還原性物質(zhì)如氨或尿素，可在一定溫度條件下還原已生成的NOx，將其還原成為N2和H2O，從而降低NOx的排放量。此方法建設周期短、投資少、脫硝效率中等，比較適合于對中小型電廠鍋爐的改造。SCR選擇性催化還原法是脫硝效率最高，最為成熟的脫硝技術(shù)，目前已成為國內(nèi)外電站脫硝廣泛應用的主流技術(shù)。SCR技術(shù)是還原劑(NH3、尿素)在催化劑作用下，選擇性地與NOx反應生成N2和H2O，而不是被O2所氧化，故稱為“選擇性”。SCR脫硝技術(shù)的介紹反應原理：NO+NO2＋2NH3→2N2+3H2O4NO+4NH3＋O2→4N2+6H2O運行溫度：最低連續(xù)運行煙溫：320°C最高連續(xù)運行煙溫：420°CSCR脫硝技術(shù)系統(tǒng)介紹

整套完整的SCR工藝系統(tǒng)包括：催化劑、反應器、氨氣制備系統(tǒng)、氨噴射與混合系統(tǒng)及監(jiān)測系統(tǒng)等。SCR系統(tǒng)需要根據(jù)機組條件（煤質(zhì)、爐型、煙氣參數(shù)、負荷率等）、催化劑的受限因素（煙氣痕量氣態(tài)物質(zhì)、飛灰含量及特性、煙氣溫度范圍、酸露點）及性能要求（脫硝效率、壓降、氨逃逸、催化劑使用壽命）等，對反應器系統(tǒng)（煙道、灰斗與頂部結(jié)構(gòu)、氨噴射混合系統(tǒng)、催化劑結(jié)構(gòu)與布置、吹灰器）等進行合理設計。SCR脫硝技術(shù)系統(tǒng)介紹SCR硝區(qū)流程示意圖液氨槽車液氨儲罐液氨泵蒸發(fā)器緩沖罐卸氨壓縮機廢水泵廢水池氨氣稀釋罐SCR反應區(qū)SCR氨區(qū)工藝流程液氨由液氨槽車送來，利用液氨槽車自身壓力及氨卸料壓縮機增壓的方式將液氨由槽車輸送至液氨儲罐內(nèi)儲存，并利用液氨儲罐與液氨蒸發(fā)器之間的壓差或液氨輸送泵，將液氨儲罐中的液氨輸送到液氨蒸發(fā)器內(nèi)，以輔汽作為熱源將液氨蒸發(fā)器內(nèi)的液氨蒸發(fā)為氣氨后，進入氣氨緩沖罐，再經(jīng)管道送至脫硝反應區(qū)。液氨儲罐及氣氨蒸發(fā)系統(tǒng)緊急排放的氣氨則排入氨氣稀釋槽中，經(jīng)水吸收后排入廢水池再經(jīng)由廢水泵送至主廠廢水處理系統(tǒng)處理。SCR對鍋爐運行的影響對鍋爐效率的影響：熱量損失安裝SCR脫硝系統(tǒng)后鍋爐的熱量損失主要是煙氣通過脫硝系統(tǒng)后煙溫會降低6℃左右，對鍋爐效率將會產(chǎn)生一定的影響。

空預器換熱元件堵塞，排煙溫度升高。氨氣和三氧化硫反應生成硫酸氫氨。硫酸氫氨在溫度180～200℃的環(huán)境中呈“鼻涕”狀的粘性物，因此在空預器高溫段和低溫段處煙氣中的灰塵在該處容易和硫酸氫氨一塊極易粘附于空預器換熱面上，使空預器換熱元件臟污，空預器的換熱效果下降，排煙溫度升高，鍋爐效率降低。SCR對鍋爐運行的影響空預器漏風率增大。煙氣通過SCR脫硝系統(tǒng)以后的壓降將增加500Pa左右，為了使爐膛內(nèi)部壓力平衡，引風機的出力將有所增加，從而導致空預器內(nèi)部煙氣壓力降低，使空預器風/煙壓差增大，導致空預器漏風率增加，鍋爐效率降低。對煙道阻力的影響。SCR脫硝裝置使煙氣阻力增加500Pa左右，而且對蜂窩式催化劑容積積灰堵塞，且隨著運行時間的增長，催化劑堵塞程度也越嚴重，將導致吸風機的電耗增加。

SCR對鍋爐運行的影響硫酸氫氨對空預器的危害。SCR脫硝裝置對空預器的影響非常突出。主要原因是硫酸氫氨的腐蝕性和黏結(jié)性。硫酸氫氨于灰塵一起粘附在空預器的換熱元件上，不僅降低換熱效果，還將會在空預器的低溫段產(chǎn)生低溫腐蝕，同時造成空預器的積灰。SCR脫硝裝置氨逃逸率一般設計為≯3ppm，逃逸率超過設計值時將會造成大量的硫酸氫氨生成，致使空預器嚴重堵塞，這將造成引風機電耗增加，一次壓力波動大等情況。SCR運行指標介紹脫硝效率≮80%；SCR出口NOX≤200mg/Nm3；SO2/SO3轉(zhuǎn)換率＜1%；NH3逃逸率＜3%；系統(tǒng)阻力＜800Pa；漏風率＜0.4%；國家環(huán)保政策要求：脫硝效率=（C1-C2）/C1×100%

系統(tǒng)阻力增大，引風機電耗升高環(huán)保要求投產(chǎn)的2014年7月1日起執(zhí)行100mg/Nm3，新建2012年1月1日起執(zhí)行100mg/Nm3SO3和NH3作用生成硫酸銨或硫酸氫銨，造成設備腐蝕和堵塞硫酸氫氨增加?？疹A器腐蝕堵塞加劇風煙系統(tǒng)煙氣量增大，煙溫降低，影響脫硝效率脫硝系統(tǒng)的配套改造

空預器改造：將空預器換熱元件的熱端、中間層和冷端層進行改造設計，調(diào)整高度和重新布置成三層。針對SCR改造進行性能計算，布置冷端元件1000mm的涂搪瓷元件，可以包容整個硫酸氫銨鹽凝結(jié)層。為了滿足改造后的整體性能，在設計選型時進行了綜合考慮。冷端采用EP06e型（大通道、防堵性能好）鍍搪瓷元件1000mm高，并有良好的耐腐蝕性能。熱端中溫段采用EP02波形（優(yōu)化的DU型，傳熱效果優(yōu)異），元件高度別為500mm、1000mm。脫硝系統(tǒng)的配套改造空預器改造：

一般來說，在換熱元件的波形選型上，為了提高換熱效率，會使得流通阻力增加，反之，為了流通降低阻力，就會犧牲換熱性能。因此，在元件波形的研制中，力求尋找二者的最佳平衡點。為了減小阻力，便于吹灰清洗，在冷端元件選型時采用通透性較好的EP06e型鍍搪瓷換熱元件，此換熱元件為大通道波形，在多臺空預器上進行了使用，運行效果良好。阻力較小且不易堵塞，吹灰效果也比較好。脫硝系統(tǒng)的配套改造空預器改造：改進吹灰系統(tǒng)保留熱端蒸汽吹灰器，將空氣預熱器冷端常規(guī)吹灰器改為帶蒸汽和高壓清洗水兩種介質(zhì)的半伸縮吹灰器，蒸汽用于日常吹灰，高壓水用于在堵灰情況加劇后清洗?？紤]機組運行需要，在機組隔離出一臺空氣預熱器或鍋爐機組降低負荷階段，用小流量高壓水能實現(xiàn)空氣預熱器的不停機清洗。脫硝系統(tǒng)的配套改造一廠#4爐加裝脫硝裝置，更換空預器，上述改造完成后，將會增加現(xiàn)有煙風系統(tǒng)阻力。現(xiàn)有引風機已不能滿足要求，考慮到今后脫硫系統(tǒng)旁路煙道取消后對機組運行的影響，本次對現(xiàn)有引風機進行引、增風機二合一改造。脫硝系統(tǒng)的配套改造

新引風機參數(shù)：名稱單位TB工況BMCR工況1工況2工況3發(fā)電負荷MW//299.1230.0149.7鍋爐蒸發(fā)量t/h/1025.0880.3635.6400.7引風機進口風溫℃140.0煙氣密度kg/m30.6948單引風機秒流量m3/s350.