循環(huán)流化床鍋爐煙氣再循環(huán)技術(shù)應(yīng)用總結(jié)

循環(huán)流化床鍋爐煙氣再循環(huán)技術(shù)應(yīng)用總結(jié)

陳高峰 李新旗

(河南心連心化肥有限公司

河南新鄉(xiāng) 453700)

河南心連心化肥有限公司一分廠共有4臺循環(huán)流化床鍋爐，其中1#鍋爐均為35 t/h鍋爐，2#～4#鍋爐均為75 t/h鍋爐，鍋爐煙氣中NOx質(zhì)量濃度在400 mg/m3(標(biāo)態(tài))以內(nèi)。為了滿足國家新的環(huán)保指標(biāo)要求，2014年對鍋爐進(jìn)行改造，每臺鍋爐新增1套選擇性非催化還原法(SNCR)脫硝系統(tǒng)，通過爐內(nèi)噴氨水，將排放煙氣中NOx質(zhì)量濃度控制在200 mg/m3(標(biāo)態(tài))以內(nèi)，滿足國家要求的排放標(biāo)準(zhǔn)；之后標(biāo)準(zhǔn)繼續(xù)提高，要求排放限值在100 mg/m3(標(biāo)態(tài))以內(nèi)，該脫硝系統(tǒng)無法滿足新國標(biāo)要求。通過技術(shù)人員認(rèn)真研究，采取煙氣再循環(huán)技術(shù)，將引風(fēng)機(jī)出口煙氣抽至一次風(fēng)機(jī)入口，以降低入爐空氣中氧含量，進(jìn)而降低爐內(nèi)火焰中心溫度，減少氮氧化物生成量；同時，由于煙氣中氧含量的降低，熱損失相應(yīng)減少。通過對4臺鍋爐逐臺進(jìn)行改造，各鍋爐的NOx排放均達(dá)到環(huán)保要求，鍋爐運行穩(wěn)定，產(chǎn)生了較好的環(huán)保效益和社會效益。

1 氮氧化物的控制方法

控制氮氧化物排放的技術(shù)主要有2種：①燃燒改良法，將燃燒器或爐膛設(shè)計成可調(diào)整的分級進(jìn)氣或再燃燒，通過控制燃燒方式控制NOx的生成；②20世紀(jì)70年代開發(fā)并應(yīng)用的選擇性催化還原法(SCR)，20世紀(jì)80年代中期研發(fā)成功并得到廣泛應(yīng)用的選擇性非催化還原法(SNCR)以及20世紀(jì)90年代后期研發(fā)成功并在大型燃煤機(jī)組得到成熟應(yīng)用的SNCR/SCR混合法技術(shù)。循環(huán)流化床鍋爐煙氣SNCR脫硝工藝的NOx脫除率可達(dá)到50%以上。SNCR脫除NOx原理：

4NO+4NH3+O2=4N2+6H2O

6NO2+8NH3=7N2+12H2O

通過采取SNCR技術(shù)以及煙氣再循環(huán)技術(shù)(燃燒改良法)有效控制了NOx排放量，正常情況下排放煙氣中NOx質(zhì)量濃度控制在100 mg/m3(標(biāo)態(tài))以內(nèi)。

2 煙氣再循環(huán)技術(shù)改造流程

煙氣再循環(huán)改造流程一般分為2種：①在鍋爐空氣預(yù)熱器前抽取一部分煙氣，通過再循環(huán)風(fēng)機(jī)直接送入爐內(nèi)，或與一次風(fēng)混合后送入爐內(nèi)，降低入爐空氣中氧含量，從而降低排放煙氣中NOx含量；②在引風(fēng)機(jī)的出口抽取部分煙煙氣，送入一次風(fēng)機(jī)入口，通過引風(fēng)機(jī)出口的正壓與一次風(fēng)機(jī)進(jìn)口的負(fù)壓形成壓差，使煙氣回流形成再循環(huán)；為了控制再循環(huán)煙氣量，在再循環(huán)管道上和一次風(fēng)機(jī)空氣入口設(shè)置擋板，通過調(diào)節(jié)擋板開度來調(diào)節(jié)煙氣再循環(huán)量。從運行安全性、穩(wěn)定性及經(jīng)濟(jì)性綜合考慮，一分廠決定采取第2種方式，即煙氣直接從引風(fēng)機(jī)出口引至一次風(fēng)機(jī)入口，簡化操作。煙氣再循環(huán)技術(shù)改造流程見圖1。

圖1 煙氣再循環(huán)技術(shù)改造流程

3 煙氣再循環(huán)技改后效果

2014年8月19日，3#鍋爐經(jīng)煙氣再循環(huán)技改后投運，煙氣中氧含量與NOx含量變化較為明顯，對鍋爐燃燒的影響較小；隨著鍋爐負(fù)荷大幅度地調(diào)整，煙氣再循環(huán)閥門開度隨之作出相應(yīng)調(diào)整。技改投運后，煙氣再循環(huán)閥處于全開狀態(tài)，通過調(diào)節(jié)一次風(fēng)機(jī)入口空氣擋板的開度來調(diào)整煙氣再循環(huán)量。

3.1 氧含量

煙氣再循環(huán)技改投運前、后煙氣中氧含量變化較為明顯。投運過程中，主要通過鍋爐本體在線檢測氧含量、手動檢測氧含量、煙囪在線檢測氧含量的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析(表1)：煙氣再循環(huán)技改投運后，3#和4#鍋爐本體在線檢測φ(O2)下降2.0%～2.5%，手動檢測φ(O2)下降2.0%；3#和4#鍋爐煙囪在線檢測φ(O2)由7.0%下降至5.0%～6.0%，降低了1.0%～2.0%。由此可見，煙氣排放量減少，熱損失減小；同時，煙氣中的SO2，NOx及煙塵數(shù)據(jù)通過在線檢測氧含量折算后有所降低，有利于NOx含量環(huán)保達(dá)標(biāo)排放。

表1 技改投運前、后煙氣中φ(O2)對比 %

3.2 爐內(nèi)溫度

運行調(diào)試過程中，3#和4#鍋爐的爐溫始終能很好地進(jìn)行調(diào)節(jié)，未受到過多的影響，給煤調(diào)節(jié)無異常情況，鍋爐燃燒穩(wěn)定。調(diào)試前、后的爐膛上部溫度波動范圍在±10 ℃以內(nèi)，其波動值在正常控制范圍內(nèi)。

3.3 排煙溫度

通過檢測，一次風(fēng)冷風(fēng)與循環(huán)煙氣混合后溫度為60 ℃左右。由于空氣預(yù)熱器進(jìn)口風(fēng)溫的升高幅度較小，空氣預(yù)熱器的換熱效果變化不大，排煙溫度未出現(xiàn)明顯升高(表2)。

表2 技改投運前、后排煙氣溫度對比 ℃

3.4 NOx數(shù)據(jù)

煙氣再循環(huán)技改投運后，鍋爐的NOx生成量會出現(xiàn)明顯下降，具體變化數(shù)據(jù)見表3。

表3 技改投運前、后ρ(NOx)對比 mg/m3(標(biāo)態(tài))

4 效益分析

鍋爐煙氣再循環(huán)技改投運后，煙氣中氧含量降低，使在線氧含量出現(xiàn)明顯下降，折算后數(shù)據(jù)下降明顯；NOx生成量減少后，在線檢測NOx質(zhì)量濃度能很好地控制在100 mg/m3(標(biāo)態(tài))以內(nèi)，環(huán)保效益顯著。

鍋爐煙氣再循環(huán)管直徑為530 mm，再循環(huán)煙氣流速為20 m/s，經(jīng)計算再循環(huán)煙氣流量為15 876 m3/h(標(biāo)態(tài))，即減少外排煙氣15 876 m3/h(標(biāo)態(tài))，減少熱損失15.3 GJ/h，折標(biāo)煤52 kg/ h，則年節(jié)約標(biāo)煤400 t左右。

5 結(jié)語

由于一分廠鍋爐爐型老，煙氣中氮氧化物初始含量高，治理困難，通過多種治理措施綜合運用，煙氣排放氮氧化物含量得到了有效控制。煙氣再循環(huán)技改施工簡單、投資費用低、操作相對簡單，改造后運行風(fēng)險未增加，在較小的投資情況下，取得了明顯的環(huán)保、經(jīng)濟(jì)效益，特別適用于自備電廠在用鍋爐的改造。

2015- 08- 18)