SNCR脱硝技术在300MWCFB锅炉上的应用

SNCR脱硝技术在300MWCFB锅炉上的应用秦皇岛秦热发电有限责任公司

简介

秦皇岛秦热发电有限责任公司隶属河北省建设投资集团，公司位于秦皇岛东部，距市中心4公里，距海岸1.5公里。公司现有2×300MW燃煤供热发电机组，配套1025ｔ/ｈ循环流化床锅炉，是国家吸收引进大型循环流化床洁净煤燃烧技术首批示范性项目。#1机组2006年11月投产、#2机组2007年3月投产。锅炉为Alstom经典设计模式，是东方锅炉厂生产的唯一的两台带外置床的300MWCFB锅炉。采用四个绝热式旋风分离器进行气固分离、利用外置床控制床温及再热汽温、裤衩形双炉膛结构。几年来公司投入大量资金进行技术改造，先后进行了脱硝改造、汽轮机增容、炉膛扩展屏增容、低温省煤器改造、外置床改造、冷渣器改造、一二次风机改造、引风机改造、电除尘器改造、空预器改造等诸多项目，机组安全运行周期逐步接近同级别煤粉炉机组，目前#1机组不间断运行周期达到479天，#2机组自2012年7月1日大修结束后，已稳定运行超过1年，计划8月15日小修。3摘要2012年底公司完成了脱硝改造工程，NOX排放浓度指标按照重点地区（低于100mg/Nm3）设计脱硝设施处理能力。采用SNCR烟气脱硝装置，以尿素作为还原剂。168小时试运行期间，平均脱硝效率为73.43%，最大脱硝效率可达82.96%，NOX平均排放值54.5mg/Nm3，2012年12月1日通过了由河北省环境保护厅组织的环保验收，在CFB机组中采用SNCR脱硝技术所取得的效果远远超过预期，CFB+SNCR设计综合脱硝效率＞85%，实测＞90%。获得了秦皇岛市政府及河北省环保厅的好评，人民日报2月18日头版也对此工程进行了报道。关键词：300MWCFB锅炉；SNCR脱硝技术；应用

4工程工艺简介SNCR系统是用尿素作为还原剂喷入旋风分离器内与NOX进行选择性反应，不使用催化剂，直接与烟气中的NOX进行反应生成N2和H2O，该方法以旋风分离器作为反应器，CFB锅炉特有的旋风分离器结构，为脱硝反应提供了强烈的混合场所，有助于烟气和喷入的还原剂均匀混合，并提供了足够的反应时间。作为还原剂的固体尿素，被溶解制备成质量浓度为50％的尿素溶液。尿素溶液经输送泵输送至稀释模块前，与稀释水按一定比例混后，被稀释为适浓度的尿素溶液，在喷入炉膛之前，再经过计量分配装置的精确计量分配至每个喷枪，最后经喷枪喷入炉膛，进行脱硝反应。其反应方程式为NO+CO(NH2)2+1/2O2→2N2+CO2+H2OSNCR脱硝系统采用模块化设计，主要由尿素溶液储存与制备系统、循环输送模块、稀释模块、计量分配模块、喷射系统、自控系统所组成5（两台机组共用一台溶解罐（Φ2200×2700），两台尿素溶液储罐（Φ4500×5500），总容积满足2台炉7天用量。尿素储存及制备系统6尿素溶液稀释和计量分配系统储罐里的尿素溶液用两台高压头耐蚀多级离心泵（一用一备）通过管道输送至稀释装置。由凝泵出口引来的凝结水（~3MPa，40~60℃）减压后将50%尿素溶液稀释至适当浓度。尿素溶液的浓度根据喷入点的流速、烟温、NOX浓度等参数试验确定。稀释比例和喷射量调整由控制系统来完成7喷射区喷射区计量模块用于精确计量和独立控制到锅炉每个喷射区的反应剂（尿素溶液）流量。该模块采用独立的化学剂流量控制，通过区域控制阀与就地PLC控制器的结合，为复杂的应用情况提供所需的高水平的控制。该模块连接并响应来自机组燃烧控制系统、在线NOX、O2、逃逸氨的控制信号，自动调节反应剂流量，对NOX水平、锅炉负荷、逃逸氨浓度、燃料或燃烧方式的变化做出响应，控制其质量流量。每一个区子模块可相互独立地进行运行和控制。通过计量分配系统，实现流量自动控制。雾化吹扫风量的调节与控制与喷嘴流量调节控制方式相同。冷却空气的量保证喷嘴的冷却需要即可。8喷射区照片9工期进展情况2012年7月15日开工2012年7月28日完成5号炉接口工作，随后机组正常运行。2012年7月29日土建部分开始施工2012年9月5日安装部分开始施工2012年10月2日土建主体结构完成2012年10月25日安装工作基本完成，正式进入分系统调试阶段2012年11月6日分系统调试工作完成2012年11月9日正式进入168小时试运2012年11月16日顺利通过168小时试运，移交建设单位2012年12月1日顺利通过河北省环保厅验收10实际运行情况秦热公司#5炉脱硝系统自投运以来已达半年之久，期间利用#5机组的大修机会对脱硝系统进行了全面的检修、对脱硝系统对锅炉各系统的影响做了全面的检查及评估。11运行参数目前我公司氮氧化物排放浓度控制在100～150mg/Nm3，氨逃逸率控制在3%以下，尿素日平均用量2.1T。控制储液罐尿素浓度35%、稀释后尿素浓度7～8%、混合器前尿素流量0.25～0.3T/H、凝结水流量0.75T/H左右、每只喷枪流量60～70L/H(满足喷枪最低雾化流量50L/H)。因尿素用量少且氮氧化物值较稳定，已将调节方式由“总流量跟随”改为“总流量设定”。脱硝系统12年11月16日通过168试运。前两个月氮氧化物值控制在150mg/Nm3，尿素日平均用量2.08T，两个月后出现多支喷枪流量下降并波动的异常现象，脱硝效率下降较快，检查发现喷枪堵塞、磨损严重。#5炉检修期间对脱硝喷枪及浇注料进行了处理和改造，投运后喷枪雾化效果变好，脱硝效率明显增加，5月份平均每天用量2.1T，较停炉前日平均用量3.5T下降了1.4T。122013年5月份脱硝系统运行参数报表时间平均电负荷(MW)

尿素用量(T)

NOX平均值(mg/Nm3)

时间

平均电负荷(MW)

尿素用量(T)

NOX平均值(mg/Nm3)

5.100.7505.1836.91.19465.22.40.4305.19160.41.81935.3138.32.29955.20198.71.951165.4231.12.551005.21223.12.08855.5252.73.41795.22179.61.97825.6220.32.32885.23212.62.04885.7205.81.871015.24221.11.94845.8238.52.011035.25223.62.321185.9233.42.171155.26187.71.851065.10228.41.991225.27186.41.86775.11194.41.981025.28211.42.441145.12206.51.94895.29207.72.311195.13213.52.041245.30213.91.70955.14130.41.76895.31200.62.091095.15/16/17机组热备13氨逃逸对空预器的影响对于煤粉来说，采用选择性催化还原法（SCR）脱硝系统，必须对空预器进行改造，主要是因为逃逸氨对空预器的影响，煤粉炉产生的烟气中SO2、SO3相对较多，而且偳化剂的使用使得SO2更容易转化为SO3，逃逸氨与SO3及H2O反应生成硫酸氢氨或硫酸氨，其在一定温度范围内呈液态，具有很大的粘性，极易吸附堵灰，造成空预器差压增大。因此除了要求对空预器进行改造外，一般要求氨逃逸不宜大于2.5mg/m3。而对于CFB锅炉来说，由于炉内脱硫反应的存在，其烟气中SO2、SO3相对较低，氨逃逸对空预器造成的影响不明显，设计氨逃逸不大于7.5mg/m3，168小时试验期间实测平均值1.02mg/m3，瞬间最大3.78mg/m3。在秦热#1机组大修期间我们对空预器进行了检查，没有发现吸附堵灰现象，对空预器的影响可以忽略不计。14对锅炉效率的影响由于每小时向分离器内喷入的凝结水用量大约0.75T/H左右，对锅炉效率会产生一定的影响，但影响不是很大，影响效率约0.3%左右。15对烟风系统的影响对于煤粉炉来说，采用选择性催化还原法（SCR）脱硝系统，由于反应模块的存了增加了系统阻力，必需对引风机进行增容改造。而对于选择性非催化还原法（SNCR）脱硝系统来说，直