火电厂新的排放标准下CFB锅炉的氮氧化物控制-2012-09-19.ppt

火电厂新的排放标准下CFB锅炉的氮氧化物控制 中国华能集团清洁能源技术研究院2012年9月无锡 中国华能集团清洁能源技术研究院 CERI 国家能源煤清洁低碳发电技术研发中心煤基清洁能源国家重点实验室 北京昌平 未来科技城 占地 183500m2现有员工近二百人 技术人员超过80 硕士学历以上超过80 研究领域 大型循环流化床锅炉技术低质煤利用技术绿色煤电及煤基多联产技术煤气化 煤气净化 煤气化制氢 煤气化制甲烷 燃料电池发电温室气体减排技术CO2捕集与处理技术 温室气体减排技术 低碳经济研究可再生能源发电技术发电新材料电站优化设计 CERI 一 大型CFB锅炉发展及环保特点二 清能院CFB锅炉分级燃烧 SNCR脱硝技术的优势及特点三 工程应用 主要内容 CFB锅炉发展 美国JEA电站300MW 2002 100MW 50MW 波兰LAGSIZA电站460MW 2006 FOSTERWHEELER CFB锅炉发展 法国GARDANNE250MW 1996意大利320MW 2004中国白马300MW 2005 ALSTOM 600MW 超临界调试阶段 CFB锅炉发展 法国GARDANNE250MW 1996意大利320MW 2004中国白马300MW 2005 清洁能源技术研究院CERI 2003年投运 2006年7月投运 首台国内自主知识产权300MWCFB锅炉江西分宜电厂2008年投运 CFB锅炉技术特点及环保优势 燃料适应性广炉内添加石灰石脱硫 850 900 燃烧温度 NOX排放低 残碳 高灰浓度汞排放低 灰渣综合利用 最新环保排放标准新提出更为严格的环保要求 火电厂大气污染排放标准 GB13223 2003 氮氧化物最高允许排放浓度 单位 mg m3 GB13223 2011规定 新建机组NOX排放2012年1月1日起执行100mg m3限值 原有CFB机组和W火焰炉为200mg m3 重点地区执行新建机组排放要求 并要求2014年7月1日前完成改造 如何适应新的环保标准成为CFB技术发展必须解决的问题如何解决 CFB锅炉分级燃烧优化技术 SNCR脱硝技术结合CFB机组特点的降低NOX的分级燃烧优化技术 是最经济高效的脱硝手段结合CFB机组特点的高效SNCR技术 针对现役机组炉型 煤质等特点研究开发出适用于现役大型CFB机组的高效 低成本脱硝技术 对策 研究 应用 在对大量试验数据分析研究的基础上建立对无烟煤 贫煤 烟煤 褐煤 劣质煤5类燃料CFB锅炉燃烧对新标准适应性分类指标 通过试验研究开发SNCR工艺应用于CFB锅炉燃烧脱硝的关键技术 选取典型300MW等级现役CFB机组 国华宁东2 330MWCFB锅炉 秦皇岛秦热2 300MWCFB锅炉 吉林白山2 330MWCFB锅炉 在优化分级燃烧基础上 开发降低大型CFB锅炉NOX排放的燃烧优化技术 在优化降低NOX入口浓度的基础上 完成现役300MW等级CFB锅炉SNCR工程项目的实施 CERI 一 大型CFB锅炉发展及环保特点二 清能院CFB锅炉分级燃烧 SNCR脱硝技术的优势及特点三 工程应用 主要内容 新标准条件下CFB燃烧NOX达标排放脱硝工艺开发 SNCR方法应用于CFB燃烧脱硝的关键技术 尿素与NO的还原反应 2NO 2NH3 1 2O2 2N2 3H2O2NO CO NH2 2 1 2O2 2N2 CO2 2H2O 尿素水溶液在最佳温度区域的滞留时间在喷射位置尿素水溶液与烟气的混合程度尿素滞留时间 0 5 3s最佳氨氮比烟气中部分SO2转化为SO3 引发酸腐蚀和积灰 NH3 SO3 H2O NH4SO4 NH4 2SO4 CFB锅炉NOX的排放控制研究 1MW试验台SNCR系统建设 A 大量半工业试验研究掌握关键技术 1MWthCFBC试验台 热功率1MWth 炉膛高度23m 国内最高 ABB CE 3MWth 18m 燃烧脱硫反应过程和实炉相当一致 已完成69个工程项目百余种煤 石灰石的燃烧脱硫试验 有燃烧各种类型燃料的丰富经验 试验数据对大型CFB锅炉设计具有重要指导作用 研发平台 1MWth试验台试烧 半工业试验结论 通过在CFB锅炉炉膛顶部 水平烟道喷射尿素溶液来脱除NOX完全可行 在氨氮比约1 5时脱除效率可达到 60 采用压缩空气雾化喷嘴通过调整 可以控制喷入量 能维持喷入稳定 CFD流场模拟 建模参数 锅炉尺寸 燃烧室参数 能量平衡 现场验证解决方案 烟气流参数 燃烧室温度分布 B 新技术手段优化设计 喷嘴 喷枪试验 改进 加工采购流场模拟冷态及热态试验验证喷射系统开发水冷喷枪开发机械雾化 压缩空气冷却喷枪开发长寿命防磨喷枪开发 C 关键设备精益求精 热力型NOX燃料型NOX快速形NOX 在CFB炉中 燃料型NOx占90 以上 在挥发份析出过程中伴随大分子环状结构的断裂以HCN NH3等形式释放出来 在不同气氛下HCN NH3会生成NO或者N2 挥发份NOx是煤燃烧过程中NOx生成的重要来源 因此在密相区中上部挥发份析出燃烧的20 50ms时间内是控制NOx生成的最佳时机 D SNCR脱硝与CFB锅炉低NOX燃烧优化技术紧密结合 CFB锅炉NOx排放大部分不超过350mg m3优化调整是最经济高效的NOX排放控制技术 优化调整试验降低NOX排放 总风量 氧量 床压一 二次风比例 二次风率 上下二次风比例燃烧温度石灰石加入对NOX排放影响以上因素调整对SO2排放 锅炉效率的影响 常规CFB锅炉NOX排放控制技术措施 大量的CFB锅炉开发 设计 技术服务经验CFB锅炉DCS系统开发和优化锅炉运行技术的深入研究 E 结合CFB锅炉特点的还原剂优化控制技术 设计SNCR系统能结合锅炉本身运行参数 在DCS系统实现优化控制 保证脱硝效率高 氨逃逸低 锅炉效率下降少 水 电 还原剂消耗低 大量的CFB锅炉开发 设计 技术服务经验CFB锅炉DCS系统开发和优化锅炉运行技术的深入研究 一 大型CFB锅炉发展及环保特点二 清能院CFB锅炉分级燃烧 SNCR脱硝技术的优势及特点三 工程应用 主要内容 SNCR工程 吉林白山2 330MWCFB锅炉脱硝工程 脱硝效率 70 NOx70 NOx65 NOx 100mg m3 大唐红河2 300MWCFB锅炉脱硫 脱硝可研华电云南巡检司2 300MWCFB锅炉脱硫 脱硝可研国华宁东2 330MWCFB锅炉SO2 NOX排放优化试验及脱硝可研 脱硝系统设计 300MW等级CFB锅炉SNCR脱硝工程实施 300MWCFB锅炉SNCR系统主要技术经济指标 SNCR工程施工 吉林白山2 330MWCFB锅炉脱硝工程施工中 秦皇岛秦热2 300MWCFB锅炉脱硝工程施工中 谢谢 中国华能集团