超净排放烟气脱硝剖析

1、燃煤电厂超净排放脱硝技术 李元元背景 日益严格的环保要求火电厂大气污染物排放标准变化煤电节能减排升级与改造行动计划（2014-2016） 东部地区（辽宁、北京、天津、河北、山东、上海、江苏、浙江、福建、广东、海南等11省市）新建燃煤发电机组大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值（即在基准氧含量6%条件下，烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10、35、50毫克/立方米），中部地区（黑龙江、吉林、山西、安徽、湖北、湖南、河南、江西等8省）新建机组原则上接近或达到燃气轮机组排放限值，鼓励西部地区新建机组接近或达到燃气轮机组排放限值。支持同步开展大气污染物联合协同脱除，减少三氧化硫、汞、

2、砷等污染物排放。现有的烟气处理技术路线目前燃煤机组的脱硝以低氮燃烧器和SCR脱硝装置为主，超净排放的措施多数是在原有的系统上挖掘潜力。超净排放脱硝技术1、LNB技术 要减少燃料型、热力型NOx的生成，可以从抑制其生成和还原生成的NOx这两方面着手。（1）空气分级燃烧技术u第一阶段：由主燃烧器供入炉膛的空气被减少到理论空气量的80%左右，形成贫氧而富燃料的第一燃烧区。燃烧速度和温度降低，因而抑制了热力型NOx的生成。同时，形成的还原性气氛与NO进行还原反应，抑制了燃料型NOx的生成u第二阶段：将完全燃烧所需的其余空气以二次空气输入与第一燃烧区的烟气混合，形成富氧而贫燃料的第二燃烧区。于此区域温度

3、已降低，新生成的NOx量有限，总体上NOx的排放量少。（2）燃料分级燃烧技术u 主燃区：80%-85%燃料送入，生 成较多数量的NOx。u 再燃区：其余15%-20%的燃料在 主燃烧器的上部送入。富余燃料形成强还原性气氛，不仅使得一级燃烧区所生成NOx得到还原，还抑制了新的NOx生成。u 燃烬区：保证未燃烧产物燃尽，从而完成燃烧全过程。（3）烟气再循环u将部分低温烟气直接送入炉内，或与空气（一次风或二次风）混合送入炉内。因烟气吸热和稀释了氧浓度，使燃烧速度和炉内温度降低，因而热力NOX减少。u核心：利用烟气所具有的低氧以及温度较低的特 点，将部分烟气再循环喷入炉膛合适位置，降低局部温度及形成局

4、部还原性气氛，从而抑制NOX 的生成。低NOx燃烧器(Low NOX Burner，LNB)是通过设计特殊结构的燃烧器，通过改变燃烧器的风煤比例，以达到在燃烧器着火区的空气分级、燃烧分级和烟气再循环法的目的。世界各国的大锅炉公司分别发展了各种类型的低NOx燃烧器，NOx脱除率一般在30%60%。（4）低氮燃烧器1）PM型直流燃烧器u煤粉在一次风道中先经过一个弯头进行惯性分离，密度大的煤粉由于惯性大，多数进入上面的富燃料喷口，其余的随空气进入下面的贫燃料喷口，进行燃料分级。u 煤粉的浓淡偏差使部分燃烧在空气不足下进行，即燃料过浓燃烧；另一部分燃烧在空气过剩下进行，即燃料过淡燃烧。过浓燃烧或过淡燃

5、烧时都不等于1，前者1过浓燃烧：因氧气不足，燃烧温度不高，所以过浓燃烧：因氧气不足，燃烧温度不高，所以燃料燃料NOX和热力和热力NOX都不高。都不高。过淡燃烧：因空气量很大，燃烧温度降低，过淡燃烧：因空气量很大，燃烧温度降低，使热力使热力NOX降低。降低。2）WR型直流燃烧器u WR型燃烧器也是利用弯头的惯性分离作用，形成浓煤粉和淡煤粉，与弯头相接的管道中安装了浓、淡煤粉的分离挡板，使这两股气流从各自的管道通过。这种燃烧器的喷口内安装有波形钝体，可增强煤粉与气流的搅拌并在燃烧器的出口处形成一个有利于着火的稳定回流区，从而提高火焰的稳定负荷范围。u WR型燃烧器将浓、淡相集中在一个喷口内。因此，

6、WR型燃烧器的上、下一次风中心距可以做得较小，这样既有利于降低整体的火焰高度、减少NOx的排放，又降低了锅炉的造价、满足了燃用劣质煤的要求3）DRB燃烧器DRB型燃烧器主要通过调整内、外二次风的比例和旋流强度来调节一、二次风的混合，延迟燃烧过程、降低燃烧强度，并在燃烧器出口造成很强的还原性气氛，从而降低NOx的排放量。DRB型燃烧器主要适用于燃烧挥发分大于5的烟煤。运行实践证明，采用DRB型燃烧器后，距喷口1.2 m处的火焰温度由1600降至1400，NOx排放浓度可降低39。DRB型双调风低型双调风低NOX燃烧器燃烧器4）HT-NR型旋流燃烧器1-齿环稳燃器；2-内二次风扩口；3-外二次风径

7、向叶片；4-内二次风轴向叶片；5-一次风叶片；6-二次风挡板；7-文丘里管；8-一次风管；9-看火孔；10-油枪一次风粉气流经过90弯头进入燃烧器一次风管后，通过文丘里管向中心浓缩，然后经过安装在中心管上小角度轴向叶片，煤粉被甩向一次风管壁附近后喷入炉膛。一次风喷口装有陶瓷制成的齿形稳燃环，可使煤粉颗粒稳定着火。内二次风通道内装有可调角度的轴向叶片。在内二次风道出口，排列紧密的旋流叶片围绕着一次风喷口。二次风挡板和内二次风轴向叶片分别由两根推拉式的拉杆控制，推拉二次风挡板可改变内、外二次风风量比例。5）四角切圆低氧化氮燃烧系三种关键技术u同心切圆燃烧系统u分离式OFAu特别设计的煤粉火嘴同心燃

8、烧系统偏同心燃烧系统偏离二次风离二次风同心切园燃烧系统同心切园燃烧系统的水平断面图的水平断面图 一次风，燃料和一次风，燃料和二次风二次风2、SCR技术（1）全负荷脱硝技术 SCR脱硝装置的投运通常要求进口烟温在310420范围内，低负荷下省煤器出口烟温较低，不能满足SCR投运要求，为解决这一问题，可根据锅炉实际情况采用相应措施。1) 提高给水温度。减少省煤器的冷端换热温差，以减少省煤器对流换热量，使省煤器出口烟气温度提高。2) 旁路烟道。引一路高温烟气通入 SCR 进口烟道混合，提高 SCR 烟气温度。3) 省煤器水旁路。为降低通过省煤器换热面管内的水流量，从而降低省煤器的换热量，使省煤器出口

9、烟气温度提高。4) 分级省煤器。将部分省煤器受热面移至脱硝装置后的烟道中，脱硝装置前布置了比原设计相对较少的省煤器面积，进入脱硝装置的温度都有一定幅度的提高（2）脱硝催化剂SCR法被认为是最好的烟气脱氮技术，该技术的关键问题是选择优良的催化剂。目前，SCR 催化剂按照活性组分的不同，可分为以下几类：贵金属催化剂、金属氧化物催化剂、分子筛催化剂、碳基催化剂等。对于各类 SCR 催化剂，它的活性组分种类及负载量、载体的种类、它的制备条件，如制备方法、焙烧时间和温度等，都会对SCR催化剂的性能产生明显的影响。此外，空速、催化剂的种类、形态及用量、反应温度、还原剂种类及用量、水蒸气及SO2含量等都是影响SCR脱氮工艺的重要因素。（3）其他方法增加喷氨量增加催化剂更换频率增加脱硝催化剂层数为满足NOx排放浓度低于50mg/m3的要求，控制技术路线可选择：燃用高挥发分烟煤，采用先进的低氮燃烧技术，NOx产生浓度控制在200 mg/m3以下，选择SCR脱硝技术，设计3+1层催