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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

    关注列表来源:美高梅投注          发布日期:2019/8/3    |    加入收藏关注:

    摘 要:应用联合脱硝技术进行燃煤锅炉脱硝改造,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,从联合脱硝技术相关概述入手,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硝改造,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 
    联合脱硝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硝技术的应用 
    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硝技术(SCR,Selective Catalytic Reduction)是锅炉烟气脱硝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,从而达成锅炉脱硝目标。 
    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硝,以提升锅炉脱硝质量与效率。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。在燃煤锅炉脱硝改造过程中,科学应用联合脱硝技术,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, 促进联合脱硝技术的应用与推广,以促进锅炉及有关产业的优化发展。

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