文档介绍：燃煤发电锅炉脱硝技术的选择与应用
DAVID Moyeda,周伟,徐光
(GE能源公司,美国加利福尼亚州92618)
摘要:阐述发电厂锅炉脱硝改造中常用的低氮燃烧器(low NOx burner,LNB)、燃尽风(overfire air,OFA)、再燃、选择性非催化还原(selective noncatalytic reduction,SNCR)和选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)等技术的原理、方法和设计关键点,比较各种脱硝技术的脱硝率和投资成本。以GE能源公司的锅炉脱硝改造实例验证综合应用LNB、SNCR、OFA和天然气再燃技术,可使NOx的排放量降至120 mg/m3,并且其投资成本比单独投建SCR系统低。指出应用脱硝技术时应注意在脱硝的同时控制可燃物的排放,以及尽可能减小SNCR温度窗口的CO质量分数。
关键词:脱硝减排;低氮燃烧器;燃尽风;再燃技术;选择性非催化还原;选择性催化还原
中图分类号:X701 文献标志码:B 文章编号:1007-290X(2011)06-00
收稿日期:2011-04-11
随着中国脱硝政策的出台,电力系统首当其冲地成为脱硝减排的重点对象。据统计,每年有超过40%的氧化氮排放来自发电厂,因此,脱硝政策针对电力系统制定了严格的氧化氮排放指标,尤其是北京、上海和广东等地的排放指标(100 mg/m3)甚至低于美国的排放标准[1–2]。中国拥有丰富的煤矿资源,燃煤发电锅炉占了重要的比例,燃煤锅炉的脱硝改造将成为脱硝改造的重点。与严格的排放指标相比,中国的电厂对燃煤锅炉的脱硝技术和性能的了解还处于相对初级阶段,对脱硝技术的选择、脱销应用技术的利弊以及脱硝技术的投资和运行成本等了解还不够全面。本文旨在与读者分享作者25年的锅炉脱销改造经验,就脱销技术的选择和脱硝技术的成功应用作一概述。
脱硝改造的形式
欧美的发电锅炉多为前墙式、前后墙式和四角切向等形式,中国也建造了不少燃烧劣质煤的循环流化床和燃烧烟煤的W型锅炉。不论是哪种形式的锅炉,脱硝技术都可分为燃烧改造和烟气脱硝2种形式。燃烧改造是指改变炉膛内的燃烧工况,通常包括安装低氮燃烧器(low NOx burner,LNB)、应用燃尽风(overfire air,OFA)以及应用再燃技术。燃烧改造的优点是改造和运行成本低,所以,被美国国家环境保护局( Protection Agency,EPA)
定为最佳改造技术(best available retrofit technology,BART)之一,中国也将低氮燃烧定为首要改造手段。墙式炉和四角切向炉的燃烧改造一般能达到的脱硝率如图1所示,具体可达到的脱硝率受煤种、锅炉设计和初始氮氧化物值等影响。在排放标准严格的区域,单一的燃烧改造已经不能满足达标的要求,于是综合应用燃烧改造,例如安装LNB并应用OFA和再燃技术可达到可观的脱硝率[3]。
工况1—基础工况;工况2—安装LNB;工况3—安装LNB并应用OFA;工况4—安装LNB并应用再燃技术;工况5—安装LNB并应用再燃和选择性非催化还原(selective noncatalytic reduction,SNCR)技术。
图1 采用各种脱硝改造技术后的NOx排放量
烟气