150MW循環(huán)流化床鍋爐脫硫脫硝技術(shù)改造及燃燒優(yōu)化

2017-11-27 11:12:48 循環(huán)流化床發(fā)電　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

循環(huán)流化床鍋爐作為高效清潔燃燒設(shè)備，煤種適應(yīng)性廣，能夠穩(wěn)定燃燒原煤洗選后產(chǎn)生的煤泥、洗混煤、煤矸石等劣質(zhì)煤，被廣泛地作為坑口電廠的首選爐型。陽城電廠采用東方鍋爐廠DG480 13 7-Ⅱ2型循環(huán)流化床鍋爐，

Gsh=2.5KscBSar/Cg

式中Sar———燃料中硫的含量，%

B———計(jì)算燃料量，kg

Cg———石灰石中碳酸鈣含量，%

Ksc———鈣硫摩爾比

Gsh———加入的石灰石量，kg

(1)石灰石顆粒進(jìn)入爐內(nèi)吸熱發(fā)生化學(xué)反應(yīng):CaCO3=CaO+CO2。由于反應(yīng)過程中分子尺寸變小，石灰石顆粒變成一種多孔結(jié)構(gòu)的鈣顆粒，與煤中硫與氧的生成物二氧化硫氣體發(fā)生反應(yīng):CaO+SO2+1/2O2=CaSO4。整個(gè)脫硫反應(yīng)中，石灰石顆粒不斷吸熱膨脹以及相互撞擊破裂，是床溫降低的一方面。

(2)床料顆粒度增大后，爐膛密相區(qū)物料濃度增加，在一次風(fēng)量不變的情況下，鍋爐內(nèi)循環(huán)增大，促進(jìn)床溫降低和穩(wěn)定裕度增大。石灰石顆粒在爐內(nèi)煅燒破裂后，粒度相對(duì)較大，易被旋風(fēng)分離器捕捉，再次返入爐膛參與脫硫反應(yīng)，增加脫硫劑在爐內(nèi)的反應(yīng)時(shí)間。

1.1.4石灰石粉入爐口位置調(diào)整

石灰石顆粒添加系統(tǒng)投入運(yùn)行后，石灰石粉螺旋給料機(jī)作為補(bǔ)充，減小SO2排放值的波動(dòng)。石灰石粉原設(shè)計(jì)4個(gè)爐前給入口，給入位置距布風(fēng)板約1.4m。改造為由改造后下二次風(fēng)管噴入，下二次風(fēng)管距布風(fēng)板2m。脫硫反應(yīng)與O2呈負(fù)相關(guān)特性，在富氧的環(huán)境中有利于生成CaSO4。試驗(yàn)表明，在還原性氣氛中CaSO4極不穩(wěn)定，易發(fā)生還原反應(yīng):

①CaSO4+CO=CaO+SO2+CO2

②CaSO4+4CO=CaS+4CO2

改造后石灰石粉入爐位置提高，避開爐膛密相區(qū)還原性氣氛。下二次風(fēng)口提高后，石灰石粉隨二次風(fēng)相對(duì)穿透深度增加，石灰石粉始終處于富氧環(huán)境下，提高脫硫反應(yīng)效率。

1.1.5二次風(fēng)機(jī)擴(kuò)容

通過二次風(fēng)機(jī)擴(kuò)容，二次風(fēng)機(jī)風(fēng)量由156319m3/h(標(biāo)態(tài))提高至187000m3/h(標(biāo)態(tài))。根據(jù)二次風(fēng)口上移后，二次風(fēng)口入爐處床壓降低，阻力變小，二次風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓由16.514kPa降至12.7kPa，運(yùn)行中下二次風(fēng)壓高于床壓1～2kPa，保證了二次風(fēng)的穿透力。鍋爐變工況過程中，不進(jìn)行一次風(fēng)量調(diào)整，由二次風(fēng)調(diào)整燃燒氧量，保證鍋爐密相區(qū)還原性氣氛穩(wěn)定，減小NOx生成量的波動(dòng)。

1.1.6增加一套煤泥供給系統(tǒng)

原煤泥供給系統(tǒng)采用一套煤泥泵向爐膛兩側(cè)17.5m處供煤泥，經(jīng)煤泥口噴入爐膛。實(shí)際運(yùn)行中，由于煤泥獨(dú)特的流動(dòng)特性，導(dǎo)致運(yùn)行中只有一側(cè)煤泥口能連續(xù)供入煤泥，煤泥摻燒量較低。現(xiàn)增加一套煤泥泵，兩側(cè)供料分開獨(dú)立運(yùn)行，提高煤泥入爐量。由于煤泥含水量為30%，煤泥量增加后，尾部煙氣濕度由6.5%升至9.8%。尾部煙氣濕度的增加，有利于尾部煙氣脫硫反應(yīng)效率的提高。煙氣中水分與未反應(yīng)的氧化鈣進(jìn)行反應(yīng)生成氫氧化鈣，由于氫氧化鈣比氧化鈣的摩爾數(shù)大，發(fā)生膨脹后使硫酸鹽外殼破裂，從而使其與煙氣中的SO2增加接觸，發(fā)生進(jìn)一步反應(yīng)。

1.2脫硝改造

通過對(duì)爐內(nèi)增加中隔墻受熱面后爐內(nèi)煙氣流場(chǎng)改變的模擬，煙氣流場(chǎng)由爐膛出口煙道外側(cè)向內(nèi)側(cè)移動(dòng)。在爐膛出口至旋風(fēng)分離器內(nèi)側(cè)增設(shè)3支脫硝噴槍，脫硝劑由原脫硝系統(tǒng)供應(yīng)。由于爐膛出口水平煙道底部積灰較高，去除兩側(cè)爐膛出口至旋風(fēng)分離器外側(cè)最下層噴槍。對(duì)原脫硝噴槍更換為HBCY-FT型噴槍，該噴槍在尾部霧化，避免噴嘴損壞造成霧化不良、氨逃逸率高的問題。噴嘴部帶有陶瓷耐磨防護(hù)套管，防止煙氣沖刷造成噴嘴損壞或堵塞異常。

通過實(shí)際噴槍霧化試驗(yàn)，將原設(shè)計(jì)的壓縮空氣霧化壓力由0.3MPa提高到0.45MPa，霧化粒度及面積均獲得較大提升。根據(jù)反應(yīng)效率，對(duì)脫硝系統(tǒng)稀釋水流量設(shè)置最低0.3t/h，稀釋水和氨水調(diào)節(jié)閥門設(shè)置聯(lián)鎖。通過提前設(shè)置的配比曲線，在氨水流量變化時(shí)，稀釋水量自動(dòng)調(diào)整，保證混合后作為脫硝劑的氨水濃度控制在5%。經(jīng)過改造后脫硝效率維持在65%～80%，NOx排放量穩(wěn)定，無瞬時(shí)超標(biāo)現(xiàn)象。

2 脫硫脫硝改造效果、存在問題及進(jìn)一步優(yōu)化方向

2.1脫硫脫硝改造效果

通過增加爐膛中隔墻受熱面，爐膛中部床溫及平均床溫均降低約25℃。在鍋爐負(fù)荷50%～100%區(qū)間內(nèi)，床溫在855～895℃區(qū)間內(nèi)波動(dòng)，始終處于爐內(nèi)脫硫的最佳溫度區(qū)間。經(jīng)過負(fù)荷試驗(yàn)，鍋爐在變工況過程中SO2排放量穩(wěn)定在35mg/m3以下。

高效二次風(fēng)改造及低一次風(fēng)運(yùn)行，鍋爐尾部煙道氧量控制在2.0%～3.0%，鍋爐負(fù)荷50%～100%時(shí)，NOx的原始生成量在80～160mg/m3內(nèi)波動(dòng)。通過SNCR脫硝后，NOx排放量可穩(wěn)定在100mg/m3以內(nèi)運(yùn)行。通過提高氨氮比至1.5，在氨逃逸控制≤6mg/m3(標(biāo)態(tài))的情況下，可實(shí)現(xiàn)NOx排放量低于50mg/m3，達(dá)到超低排放的要求。圖3為鍋爐脫硫、脫硝系統(tǒng)改造后的實(shí)際運(yùn)行情況。

2.2脫硫脫硝改造后存在問題

由于采用純爐內(nèi)干法脫硫的技術(shù)路線，石灰石顆粒及石灰石粉投入量始終處于較高的鈣硫摩爾比水平，鍋爐負(fù)荷80%～100%時(shí)，鈣硫摩爾比達(dá)到約6.5，造成石灰石耗量增加。經(jīng)過化驗(yàn)，飛灰及底渣中分別含氧化鈣約12%、6%，造成石灰石大量浪費(fèi)。同時(shí)，過量的石灰石對(duì)NOx的原始生成量有明顯的催化作用。經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，鍋爐負(fù)荷80%～100%及鈣硫摩爾比穩(wěn)定在3.5時(shí)，NOx的原始生成量低于100mg/m3。

2.3進(jìn)一步優(yōu)化方向

根據(jù)鍋爐脫硫反應(yīng)機(jī)理，純爐內(nèi)脫硫?qū)е骡}硫摩爾比偏高，使部分氧化鈣未經(jīng)反應(yīng)即隨飛灰?guī)ё摺樘岣呙摿蚍磻?yīng)效率就要考慮提高氧化鈣的利用效率。目前較好的方法:一是增加尾部煙氣水增濕裝置;二是通過回料器返料立管增加蒸汽增濕裝置。后一種方法是目前正在進(jìn)行分析討論的技術(shù)方向。

3 結(jié)論

充分發(fā)揮循環(huán)流化床燃燒在脫硫脫硝方面的優(yōu)勢(shì)，降低床溫，改造高效二次風(fēng)，從源頭上控制NOx的生成量和提高脫硫效率，是能夠達(dá)到超低排放的要求。純爐內(nèi)干法脫硫投資及維護(hù)成本相對(duì)于濕法脫硫有無可比擬的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也是對(duì)環(huán)保超低排放改造路線的一種積極探索。

文獻(xiàn)信息

郭宗濤. 150MW循環(huán)流化床鍋爐脫硫脫硝技術(shù)改造及燃燒優(yōu)化[J]. 工業(yè)鍋爐,2017,(03):40-43.

原標(biāo)題:150MW循環(huán)流化床鍋爐脫硫脫硝技術(shù)改造及燃燒優(yōu)化