循环流化床干法脱硫+COA脱硝技术在CFB炉上的应用2015(5页).doc

-循环流化床干法脱硫+COA脱硝技术在CFB炉上的应用 董晨光 （山东齐鲁石化工程有限公司，山东 淄博 255400）摘要 xxx公司三台CFB炉前期经过SNCR改造，烟气中NOx浓度100mg/Nm3；脱硫采用炉内加钙方式，烟气中SO2浓度200mg/Nm3；本次改造采用循环流化床干法脱硫+COA协同氧化脱硝技术，使烟气中NOx浓度50mg/Nm3，SO2浓度35mg/Nm3，从而满足天然气锅炉排放标准之要求。关键词 CFB锅炉；SNCR脱硝；循环流化床干法脱硫；COA协同氧化脱硝-第 5 页-一 引言XXX公司现有3台额定出力为240t/h高温高压循环流化床燃煤锅炉，于2006年建成投产。2014年，公司对该三台CFB炉进行了SNCR脱硝改造，使锅炉烟气中NOx浓度值降低到100mg/Nm3以下。锅炉脱硫采用炉内加钙方式，脱硫效率90%左右，锅炉烟气中SO2浓度低于200mg/Nm3，基本满足了火电厂大气污染排放标准1（一般地区）和山东省区域性大气污染物综合排放标准2第三时段规定的要求。然而，随着环保标准的不断升级，该三台CFB炉的烟气污染物排放浓度不能达到国家标准火电厂大气污染排放标准重点地区特别排放限值、山东省区域性大气污染物综合排放标准第四时段（2020年1月起）、“天然气锅炉排放标准”的要求。因此，对该三台CFB锅炉采用循环流化床干法脱硫+COA协同氧化脱硝技术改造，使烟气中NOx浓度50mg/Nm3，SO2浓度35mg/Nm3，以满足新环保标准之要求。二 循环流化床干法脱硫（一）工艺原理烟气循环流化床干法脱硫技术主要是根据循环流化床理论，使吸收剂在吸收塔内悬浮、反复循环，与烟气中的SO2充分接触反应来实现脱硫。系统以消石灰粉（Ca(OH)2）作脱硫吸收剂，以锅炉飞灰、消石灰等混合物作循环物料，在反应器内直接喷水增湿，使循环物料生成一定大小的带有一定量水分的颗粒，这样在反应器中由于颗粒的水分蒸发与水分吸附和固体颗粒之间强烈接触摩擦，使反应器中气、固、液三相之间具有极大的反应活性和反应表面积，可有效去除SO2、HCl、二噁英与其它有害物质。固体物料经袋式除尘器收集，再由空气斜槽回送至反应器，使未反应的吸收剂反复循环，故使得吸收剂在反应器内的停留时间延长，从而提高了吸收剂的利用率，降低了运行成本。其主要反应化学方程式如下：SO2+H2OH2SO3Ca(OH)2+H2SO3CaSO3+2H2OCaSO3+1/2O2CaSO4（二）工艺系统循环流化床干法脱硫系统由预电除尘器系统、干法脱硫塔、塔后除尘器、灰循环系统、吸收剂储存及输送系统、脱硫灰库及输灰、工艺水、压缩空气系统等组成，采用1炉1塔脱硫方案。主要的工艺系统组成如图1所示：图1循环流化床干法烟气脱硫工艺示意图1.预电除尘器系统预电除尘器由两大部分组成，一部分是产生高压直流电的高压电源装置和维持电除尘器正常运行必不可少的低压控制系统；另一部分是电除尘器本体，它是对烟气进行净化的装置。2.干法脱硫塔烟气通过脱硫塔底部的文丘里管加速，进入干法脱硫塔体，物料在塔体里气流的作用下产生激烈的湍动与混合，与气流充分接触，在上升的过程中，不断形成絮状物向下返回，而絮状物在激烈湍动中又不断解体重新被气流提升，使得气固间的滑落速度高达单颗粒滑落速度的数十倍；脱硫塔顶部结构进一步强化了絮状物的返回，进一步提高了塔内颗粒的床层密度，使得床层内的Ca/S比高达50以上。这样循环流化床内气固两相流机制，极大地强化了气固间的传质与传热，为实现高脱硫率提供了根本的保证。图2 吸收塔示意图3.塔后除尘器烟气由进口烟道进入过滤室，粉尘被阻留在滤袋表面，净化后的气体经滤袋口（花板孔上）进入净气室，由出风道经引风机排至烟囱。除尘器周期性地对滤袋清灰，清灰喷吹时，粉尘振落掉入灰斗，除尘器底部灰斗中的灰经空气斜槽分两路排出。考虑到烟气的组分特殊，酸露点较高，故在除尘器灰斗外设有蒸汽加热和保温，在停炉、开车和环境温度较低情况下启动，保证布袋除尘器本体内壁不至于出现酸结露和板结现象。烟气经布袋除尘器除尘后，由引风机引至烟囱排放。4.灰循环系统为提高吸收剂Ca(OH)2的利用率及脱硫效率，保证系统正常运行，设有灰循环系统。根据反应器中烟尘的浓度和脱硫效率来调节循环倍率。布袋除尘器灰斗中的灰经灰斗底部空气斜槽流化后分两部分输送：一部分为循环灰，经流量控制阀调节循环灰量由空气斜槽输送至反应器内，与烟气充分混合继续参加反应，循环利用；另一部分为外排灰，经手动插板阀输送至中间灰仓，通过仓泵输送至灰库。循环灰空气斜槽的送风由流化风机供给，并通过蒸汽加热器加热，达到运行所需温度。5.吸收剂储存及输送系统吸收剂存储及输送系统包括生石灰仓、消化器、消石灰仓、称重设备、给料设备、喷射器、罗茨风机等。6.脱硫灰库及输灰系统工艺产生的干态脱硫灰采用正压密相仓泵输送至脱硫灰库。三台炉共用一套脱硫灰库系统。三 COA协同氧化脱硝（一）工艺原理COA脱硝技术是以特有的循环流化床反应器内激烈湍动的、拥有巨大的表面积的吸附剂颗粒作为载体，通过额外添加强氧化剂亚氯酸钠，增强烟气中难溶于水的NO转化为NO2机率，并最终与钙基吸收剂反应脱除。其主要反应化学方程式如下：NaClO2 + NO NO2 + NaClNO2 + NaClO2 + Ca(OH)2 Ca(NO3)2 + NaCl + H2O图3 COA协同氧化吸收工艺流程本COA脱硝系统采用脱硝溶液喷射的液相脱硝方式，通过分段协同使用，形成双级氧化机制，提高了系统的脱硝效率和稳定性，降低脱硝的运行成本。其中第一级脱硝溶液喷射装置设置于吸收塔入口烟道，在烟气进入吸收塔前完成部分预氧化功能，第二级脱硝溶液喷射装置设置于吸收塔锥形段，进一步提高氧化效率，并在吸收塔内完成最终的吸收反应。脱硝系统可根据入口氮氧化物浓度情况单独开启一级脱硝溶液喷射装置，也可同时开启两级脱硝喷射装置，进一步提高脱硝效率。（二）工艺系统COA脱硝工艺系统主要由脱硝剂进料模块、脱硝溶液制备与存储模块、脱硝溶液输送及喷射模块等组成。主体设备集中布置于干法烟气脱硫系统旁空地的脱硝间内，在脱硝间内完成脱硝剂的进料及脱硝溶液配制。每台炉设置一套COA脱硝系统。1.脱硝剂进料模块脱硝剂输送至脱硝溶液搅拌罐设置的脱硝剂进料缓冲罐。脱硝剂输送采用真空进料方式，真空进料装置通过系统内形成的真空吸力来传送颗粒和粉末状物料的无尘密闭管道输送设备，通过利用管路与环境空间形成的气压差，使管道内气体流动，带动粉状物料在管道内完成密闭输送。脱硝剂进料模块采用就地PLC控制模式，实现脱硝剂的进料输送。2. 脱硝溶液制备与存储模块设置1台脱硝溶液搅拌罐。脱硝溶液给料泵设置2台，1用1备。通过脱硝剂进料模块输送来的脱硝剂于脱硝溶液搅拌罐内配制成一定浓度的脱硝溶液，配制完成后通过脱硝溶液给料泵输送至脱硝溶液存储罐内待用。3. 脱硝溶液输送及喷射模块设置1台脱硝溶液存储罐。脱硝溶液输送泵设置2台，1用1备。脱硝专用的双流体式水喷枪独特设计，确保脱硝溶液最佳雾化及覆盖效果。脱硝溶液喷入量主要是根据装置出口NOx排放要求进行控制，脱硝溶液输送泵为变频泵，可通过排放浓度要求相应调整输送泵频率。四 脱硫脱硝效果XXX公司3台额定出力为240t/h高温高压循环流化床燃煤锅炉超洁净排放改造工程正在进行，其中1号炉已实现整套系统试投运，经测试：循环流化床干法脱硫+COA协同氧化脱硝技术改造投运后，1号炉NOx值由80 mg/Nm3下降到36 mg/Nm3，SO2值由200 mg/Nm3下降到20 mg/Nm3，见图4； a） 改造前后NOx浓度值 b）改造前后SO2浓度值图4 循环流化床干法脱硫+COA脱硝改造前后NOx、SO2浓度变化五 结论循环流化床干法烟气脱硫技术3-4是近几年国际上新兴起的比较先进的烟气脱硫技术，兼有干法与湿法的一些特点，其既具有湿法脱硫反应速度快、脱硫效率高的优点，又具有干法无污水排放、脱硫后产物易于处理的好处，设备可靠性高，运行费用较低。COA脱硝技术5-6适用于烟气循环流化床干法脱硫工艺，只需要在脱硫装置上预留接口，即可在脱硫装置运行的同时进行脱硝。同时由于该三台CFB锅炉前期已实施SNCR脱硝技术改造，COA脱硝技术完全能够达到预期的脱硝效果，并且设备简单，改造工程量小。因此,对于前期已实施过SNCR脱硝改造的CFB锅炉，采用循环流化床干法脱硫+COA协同氧化脱硝技术，可节省投资及运行费用，有效降低锅炉烟气中NOx、SO2的排放质量浓度。本文通过工程实践证明，采用循环流化床干法脱硫+COA协同氧化脱硝技术，将XXX公司额定出力为240t/h高温高压循环流化床燃煤锅炉烟气NOx排放质量浓度从80 mg/Nm3降低至36 mg/Nm3左右，SO2排放质量浓度由200 mg/Nm3下降到20 mg/Nm3左右，从而达到“天然气锅炉排放标准”的要求。参考文献1 火电厂大气污染排放标准，GB13223-20112 山东省区域性大气污染物综合排放标准，DB37/2376-20133 林驰前，林春源烟气循环流化床干法脱硫系统的设计与调试J中国环保产业，2007，（6）4 张祥，王强火电厂湿法脱硫与烟气循环流化床干法脱硫工艺比较J科技视界，2012，（26）5 黄光明SNCR+COA脱硝技术在循环流化床锅炉应用J广东化工，2015，42(7)6 马德华CFB锅炉超洁净排放升级改造及运行优化J石油石化节能与减排，2015，5（2）