清能院CFB鍋爐氮氧化物超低排放技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展

華能清潔能源技術(shù)研究院CFB鍋爐NOX超低排放應(yīng)用與發(fā)展

中國華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院1中國華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院2目錄CERI脫硝技術(shù)SNCR脫硝關(guān)鍵技術(shù)研究大型CFB鍋爐高效SNCR技術(shù)應(yīng)用燃料空氣燃燒過程的改變各種低NOx燃燒器空氣分級(jí)燃燒法燃料分級(jí)燃燒法(再燃燒)煙氣再循環(huán)低NOX燃燒運(yùn)行優(yōu)化使用低N燃料循環(huán)流化床燃燒煙氣脫除SCR(應(yīng)用最多)SNCR及SNCR+SCR(應(yīng)用較多)水,酸或堿液吸收法(應(yīng)用較少)氧化吸收法(應(yīng)用較少)吸收還原法(應(yīng)用較少)

鍋爐燃燒中處理燃燒后處理煙囪NOX控制技術(shù)降低NOX主要措施煙氣脫硝SCR

低氮燃燒技術(shù)煙氣脫硝SNCR

CERI脫硝技術(shù)中國華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院3

開發(fā)了一種適用于大型CFB鍋爐的高效、低氨氮比的SNCR法煙氣脫硝專利技術(shù)，并根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)、鍋爐爐型特點(diǎn)和不同運(yùn)行參數(shù)對(duì)工藝進(jìn)行了優(yōu)化；該技術(shù)可與空氣分級(jí)燃燒優(yōu)化相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)還原劑節(jié)約30%，脫硝效率達(dá)80%以上；開發(fā)了一種適用于CFB鍋爐高灰濃度、高流速、高溫特點(diǎn)的煙氣脫硝SNCR工藝專利噴槍，該噴槍噴射角度可變、噴射距離長、霧化效果好、高效防磨損和腐蝕，可高效、長周期運(yùn)行。 CERI脫硝技術(shù)開發(fā)情況中國華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院4

目前，該技術(shù)已經(jīng)在60余臺(tái)鍋爐應(yīng)用，總裝機(jī)容量超過10000MW，2014年新增6000

MW以上，合同額近2億。裝置脫硝效率（除宏光氣氨項(xiàng)目）均達(dá)75%以上

，均一次通過環(huán)保驗(yàn)收，全部性能達(dá)標(biāo)。世界首臺(tái)330MWCFBSNCR裝置和氣氨300MW級(jí)CFBSNCR裝置；形成不同還原劑（液氨、氨水、尿素）的SNCR工藝包。序號(hào)電廠名稱機(jī)組容量備注1華能白山電廠2×330MWEPC工程/已投運(yùn)2秦皇島秦?zé)岚l(fā)電公司2×300MWEPC工程/已投運(yùn)3山西國際能源宏光發(fā)電廠2×300MWEPC工程/已投運(yùn)4神華國華寧東發(fā)電廠2×300MWEP工程/已投運(yùn)5京海煤矸石電廠2×300MWEPC工程/已投運(yùn)6神華新疆米東熱電廠2×300MWEPC工程/已投運(yùn)7神華烏海能源西來峰電廠2×200MWEPC工程/已投運(yùn)8山西國際能源國錦煤電2×300MWEPC工程/168調(diào)試9淮礦集團(tuán)淮南顧橋發(fā)電廠2×330MWEPC工程/已投運(yùn)10沈煤集團(tuán)紅陽煤矸石熱電廠2×330MWEPC工程/已投運(yùn)11神華國神集團(tuán)靈州電廠2×135MWEPC工程/已投運(yùn)12中石化齊魯石化煉油廠2×50MWEPC工程/已投運(yùn)13華能山東濟(jì)寧發(fā)電廠2×135MWEPC工程/已投運(yùn)14大唐武安發(fā)電廠2×300MWEPC工程/已投運(yùn)15大唐國際紅河發(fā)電廠2×300MWEPC工程/調(diào)試16中電投江西分宜電廠300MWEPC工程/調(diào)試17神福雁電龍巖發(fā)電廠2×300MWEPC工程/正在進(jìn)行18華電永安電廠2×300MWEPC工程/已投運(yùn)19北方電力蒙西發(fā)電廠2×300MWEPC工程/已投運(yùn)20黑貓焦化熱電廠4×75t/hEPC工程/已投運(yùn)21四川汪洋建寶水泥2500t/d已投運(yùn)22攀枝花瑞達(dá)水泥2500t/d已投運(yùn) CERI脫硝技術(shù)應(yīng)用情況中國華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院5H2NCONH2尿素中國華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院7NH3氨水中國華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院8NH3液氨中國華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院9記者從中國華能集團(tuán)公司獲悉：截至2月，由中國華能集團(tuán)自主研發(fā)、適用于循環(huán)流化床鍋爐的煙氣氮氧化物排放綜合控制工藝技術(shù)，在華能白山煤矸石發(fā)電廠33萬千瓦循環(huán)流化床鍋爐和秦皇島秦?zé)岚l(fā)電公司30萬千瓦循環(huán)流化床鍋爐，已連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行3個(gè)月，脫硝效率平均達(dá)到82.7%。該技術(shù)為世界上首次在33萬千瓦級(jí)循環(huán)流化床鍋爐上所采用。SNCR脫硝方向中國華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院超低排放核心：提效低耗SNCR核心：降低NSR與燃燒參數(shù)、控制系統(tǒng)耦合的優(yōu)化及改造SNCR脫硝關(guān)鍵技術(shù)研究及進(jìn)展低溫SNCR核心：擴(kuò)展高效溫度窗口拓展應(yīng)用領(lǐng)域核心：技術(shù)移植1011中國華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院噴槍設(shè)計(jì)InjectorDesign流場(chǎng)模擬Flowmodelingc控制系統(tǒng)Controlsystem噴射位置Injectionposition氨氮比NH3/NO=NSRSNCR

關(guān)鍵技術(shù)反應(yīng)時(shí)間反應(yīng)溫度濃度&混合運(yùn)行參數(shù)OperationParameters(爐型、煤質(zhì))CFD

流場(chǎng)模擬采用測(cè)試——建?！M——設(shè)計(jì)——優(yōu)化——再測(cè)試——修正模擬結(jié)果，通過不斷實(shí)踐、改進(jìn)、再實(shí)踐、再改進(jìn)的模式優(yōu)化CFD模擬，以實(shí)現(xiàn)最貼合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的模擬結(jié)果，指導(dǎo)設(shè)計(jì)優(yōu)化工作;秦皇島熱電、米東熱電廠、京海電廠均采用此模式進(jìn)行提效、降耗改進(jìn)，通過噴射系統(tǒng)優(yōu)化均實(shí)現(xiàn)大幅度降低還原劑耗量并提高脫硝效率。中國華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院12SNCR高效脫硝技術(shù)——超低排放項(xiàng)目改造前較優(yōu)工況改造后較優(yōu)工況平均工況發(fā)電量/MW239.1277.1277.4257.3228.2204.7主汽流量/t/h874.1916.9907.9814.3724.7644.8尿素用量（排放值折算到100mg/m3用量）465.5357.2406.4359.2254.4166.9工況平均用量484.6429.9513.9463.7363.0273.7kg尿素/噸蒸汽0.530.390.450.440.350.26kg尿素/MW電量1.951.291.471.401.110.821#混合后濃度10.09.310.310.47.98.7去#1爐尿素溶液壓力1.01.01.01.01.01.0#1爐NOX分析儀94.077.266.367.366.066.5左側(cè)氧量2.22.02.21.93.43.0右側(cè)氧量2.21.92.11.73.02.8平均氧量2.21.92.11.83.22.9脫硫入口SO2濃度32.7687.9878.7466.7582.7741.1脫硫出口SO2濃度26.420.421.711.815.89.4提出要求——國家《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃（2014—2020年）》發(fā)改能源[2014]2093號(hào)文要求有條件地區(qū)NOx排放低于50mg/m3;SNCR裝置優(yōu)化改進(jìn)——根據(jù)流場(chǎng)模擬和測(cè)試結(jié)果改進(jìn)噴射系統(tǒng)、增加噴槍數(shù)量；輔以爐內(nèi)分級(jí)燃燒優(yōu)化+控制系統(tǒng)優(yōu)化；鍋爐設(shè)備改造——調(diào)整燃燒設(shè)備（受熱面、風(fēng)帽、返料器等），控制并減少NOx生成（最終手段）；與在SNCR+SCR技術(shù)相比，其投資運(yùn)行成本大大降低，是最適宜CFB機(jī)組的深度高效脫硝技術(shù)。案例國華寧東電廠，效率>85%,300~350<50；華電永安電廠，效率>80%,260~300<50；其它，福建龍巖、濟(jì)寧電廠、米東電廠、秦皇島秦?zé)岬取Ｖ袊A能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院13中國華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院低溫SNCR技術(shù)參數(shù)優(yōu)化——結(jié)合鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整，提高反應(yīng)區(qū)溫度提高;合理布置——流場(chǎng)數(shù)值模擬和反應(yīng)模型，優(yōu)化布置；設(shè)備改進(jìn)——開發(fā)用于低溫反應(yīng)窗口噴槍；設(shè)備改造——調(diào)整燃燒設(shè)備（受熱面、風(fēng)帽、返料器等），改善反應(yīng)區(qū)域溫度；添加降低反應(yīng)溫度的添加劑（最終手段，能通過以上解決的不建議采用此手段）。案例齊魯石化煉油廠2臺(tái)220t/h循環(huán)流化床鍋爐,原始排放超過300mg/Nm3，在噴入點(diǎn)溫度在660~760℃范圍內(nèi)，可保證脫硝效率75%以上，有效控制NOX在80mg/Nm3以內(nèi)，最低可控制在50mg/Nm3以內(nèi)。14中國華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院SNCR技術(shù)在其它領(lǐng)域的應(yīng)用建材行業(yè)——水泥、玻璃;冶金行業(yè)——鋼鐵、有色；化工行業(yè)——石化、焦化、余熱鍋爐；案例汪洋建寶、瑞達(dá)水泥,原始排放約1000mg/Nm3，可保證脫硝效率70%以上，有效控制NOX在300mg/Nm3以內(nèi)，最低可控制在200mg/Nm3以內(nèi)。15中國華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院煤粉爐高效SNCR技術(shù)現(xiàn)有煤粉鍋爐SNCR裝置脫硝效率只有20%~40%。效率偏低主因：a、接觸時(shí)間短；b、投送溫度窗口窄；3混合均勻性差。應(yīng)用于CFB鍋爐的高效SNCR裝置移植用于PC鍋爐，自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，不使用催化劑即可達(dá)到80%以上脫硝效率，投資和運(yùn)行成本都大幅降低(投資降1/3以上，運(yùn)行成本降1/4以上)。不設(shè)置昂貴的催化劑單元，不會(huì)將煙氣中SO2氧化為SO3,大大減少了硫酸氫銨的生成，不加劇空預(yù)器和尾部煙道的積灰和腐蝕，節(jié)省了空預(yù)器改造費(fèi)用,運(yùn)行安全性大大提高。16中國華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院煤粉爐高效SNCR技術(shù)2×350MW煤粉機(jī)組脫硝系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性比較

尿素SCR尿素高效SNCRNO.項(xiàng)目單位數(shù)值數(shù)值

機(jī)組容量MW700700

項(xiàng)目總投資萬元84005400

兩臺(tái)機(jī)組年脫硝量噸/年564756471可變成本

226618661-a還原劑（尿素），1800元/噸萬元82916571-b催化劑更換萬元1008

1-c電耗，0.5元/kW.h萬元412.5171.8751-d蒸汽，100元/噸萬元16.5551-e除鹽水，10元/噸萬元

82.91-f鍋爐效率損失，0.2%萬元

209.22固定成本

7784532-a折舊費(fèi)用，15年直線+5%殘值萬元5323422-b設(shè)備維修，1.5%萬元126812-c人工費(fèi)用萬元120303財(cái)務(wù)費(fèi)用，貸款利息萬元403.2259.2

年運(yùn)行總成本萬元34472579

免繳排污費(fèi)萬元-712.61-712.61

補(bǔ)貼電價(jià)萬元-3850-3850

年實(shí)際運(yùn)行總成本萬元-1116-1984

減排每公斤成本元/kg6.104.57

發(fā)電成本增加元/kW.h0.00900.0067

投資成本節(jié)約比例

00.357

發(fā)電成本增加減少比例

00.25217中國華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院大型CFB鍋爐NOX超低排放改造及案例方案一燃燒優(yōu)化解決運(yùn)行問題、實(shí)現(xiàn)分級(jí)燃燒鍋爐燃燒設(shè)備改造，如二次風(fēng)、分離器、風(fēng)帽降低原始排放其它輔助系統(tǒng)優(yōu)化，如煤制備、爐內(nèi)脫硫SNCR提效降耗改造，實(shí)現(xiàn)80%以上效率，氨氮比低于2.0方案二增設(shè)“1+1”

SCR催化劑反應(yīng)器分離器后增設(shè)噴槍

改造空預(yù)器防積灰堵塞和腐蝕改造省煤器實(shí)現(xiàn)煙溫達(dá)標(biāo)、引風(fēng)機(jī)改造克服阻力方案一：燃燒優(yōu)化及SNCR提效改造方案二：原SNCR增加緊湊型SCR噴射系統(tǒng)布置優(yōu)化噴槍更換管道、儀表、閥門、泵升級(jí)改造控制系統(tǒng)優(yōu)化18方案確定方案一適當(dāng)增加還原劑耗量外不產(chǎn)生額外運(yùn)行費(fèi)用

不會(huì)造成空預(yù)器堵塞或腐蝕對(duì)系統(tǒng)阻力也沒有任何影投資和運(yùn)行費(fèi)用低廉方案二導(dǎo)致省煤器受熱面減少，省煤器換熱效率下降省煤器換熱效率下降