清能院CFB锅炉氮氧化物超低排放技术应用与发展

华能清洁能源技术研究院CFB锅炉NOX超低排放应用与发展中国华能集团清洁能源技术研究院1中国华能集团清洁能源技术研究院2一．CERI脱硝技术二．SNCR脱硝关键技术研究三．大型CFB锅炉高效SNCR技术应用燃料空气燃烧过程的改变各种低NOx燃烧器空气分级燃烧法燃料分级燃烧法(再燃烧)烟气再循环低NOX燃烧运行优化使用低N燃料循环流化床燃烧烟气脱除SCR(应用最多)SNCR及SNCR+SCR(应用较多)水,酸或碱液吸收法(应用较少)氧化吸收法(应用较少)吸收还原法(应用较少)锅炉燃烧中处理燃烧后处理烟囱NOX控制技术降低NOX主要措施烟气脱硝SCR低氮燃烧技术烟气脱硝SNCR一．CERI脱硝技术中国华能集团清洁能源技术研究院3开发了一种适用于大型CFB锅炉的高效、低氨氮比的SNCR法烟气脱硝专利技术，并根据试验数据、锅炉炉型特点和不同运行参数对工艺进行了优化；该技术可与空气分级燃烧优化相结合，实现还原剂节约30%，脱硝效率达80%以上；开发了一种适用于CFB锅炉高灰浓度、高流速、高温特点的烟气脱硝SNCR工艺专利喷枪，该喷枪喷射角度可变、喷射距离长、雾化效果好、高效防磨损和腐蚀，可高效、长周期运行。CERI脱硝技术开发情况中国华能集团清洁能源技术研究院4目前，该技术已经在60余台锅炉应用，总装机容量超过10000MW，2014年新增6000MW以上，合同额近2亿。装置脱硝效率（除宏光气氨项目）均达75%以上，均一次通过环保验收，全部性能达标。世界首台330MWCFBSNCR装置和气氨300MW级CFBSNCR装置；形成不同还原剂（液氨、氨水、尿素）的SNCR工艺包。序号电厂名称机组容量备注1华能白山电厂2×330MWEPC工程/已投运2秦皇岛秦热发电公司2×300MWEPC工程/已投运3山西国际能源宏光发电厂2×300MWEPC工程/已投运4神华国华宁东发电厂2×300MWEP工程/已投运5京海煤矸石电厂2×300MWEPC工程/已投运6神华新疆米东热电厂2×300MWEPC工程/已投运7神华乌海能源西来峰电厂2×200MWEPC工程/已投运8山西国际能源国锦煤电2×300MWEPC工程/168调试9淮矿集团淮南顾桥发电厂2×330MWEPC工程/已投运10沈煤集团红阳煤矸石热电厂2×330MWEPC工程/已投运11神华国神集团灵州电厂2×135MWEPC工程/已投运12中石化齐鲁石化炼油厂2×50MWEPC工程/已投运13华能山东济宁发电厂2×135MWEPC工程/已投运14大唐武安发电厂2×300MWEPC工程/已投运15大唐国际红河发电厂2×300MWEPC工程/调试16中电投江西分宜电厂300MWEPC工程/调试17神福雁电龙岩发电厂2×300MWEPC工程/正在进行18华电永安电厂2×300MWEPC工程/已投运19北方电力蒙西发电厂2×300MWEPC工程/已投运20黑猫焦化热电厂4×75t/hEPC工程/已投运21四川汪洋建宝水泥2500t/d已投运22攀枝花瑞达水泥2500t/d已投运CERI脱硝技术应用情况中国华能集团清洁能源技术研究院5中国华能集团清洁能源技术研究院7中国华能集团清洁能源技术研究院8中国华能集团清洁能源技术研究院9记者从中国华能集团公司获悉：截至2月，由中国华能集团自主研发、适用于循环流化床锅炉的烟气氮氧化物排放综合控制工艺技术，在华能白山煤矸石发电厂33万千瓦循环流化床锅炉和秦皇岛秦热发电公司30万千瓦循环流化床锅炉，已连续稳定运行3个月，脱硝效率平均达到82.7%。该技术为世界上首次在33万千瓦级循环流化床锅炉上所采用。中国华能集团清洁能源技术研究院二．SNCR脱硝关键技术研究及进展1011中国华能集团清洁能源技术研究院反应时间反应温度浓度&混合采用测试——建模——模拟——设计——优化——再测试——修正模拟结果，通过不断实践、改进、再实践、再改进的模式优化CFD模拟，以实现最贴合现场实际的模拟结果，指导设计优化工作;秦皇岛热电、米东热电厂、京海电厂均采用此模式进行提效、降耗改进，通过喷射系统优化均实现大幅度降低还原剂耗量并提高脱硝效率。中国华能集团清洁能源技术研究院12第三层多喷嘴管式注入器6个（左右墙布置）第二层壁式注入器12个第一层壁式注入器16个(四周均布)(前墙10个、左右墙各1个布置）SNCR高效脱硝技术——超低排放项目改造前较优工况改造后较优工况平均工况发电量/MW239.1277.1277.4257.3228.2204.7主汽流量/t/h874.1916.9907.9814.3724.7644.8尿素用量（排放值折算到100mg/m3用量）465.5357.2406.4359.2254.4166.9工况平均用量484.6429.9513.9463.7363.0273.7kg尿素/吨蒸汽0.530.390.450.440.350.26kg尿素/MW电量1.951.291.471.401.110.821#混合后浓度10.09.310.310.47.98.7去#1炉尿素溶液压力1.01.01.01.01.01.0#1炉NOX分析仪94.077.266.367.366.066.5左侧氧量2.22.02.21.93.43.0右侧氧量2.21.92.11.73.02.8平均氧量2.21.92.11.83.22.9脱硫入口SO2浓度32.7687.9878.7466.7582.7741.1脱硫出口SO2浓度26.420.421.711.815.89.4提出要求——国家《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014—2020年）》发改能源[2014]2093号文要求有条件地区NOx排放低于50mg/m3;SNCR装置优化改进——根据流场模拟和测试结果改进喷射系统、增加喷枪数量；辅以炉内分级燃烧优化+控制系统优化；锅炉设备改造——调整燃烧设备（受热面、风帽、返料器等），控制并减少NOx生成（最终手段）；与在SNCR+SCR技术相比，其投资运行成本大大降低，是最适宜CFB机组的深度高效脱硝技术。案例国华宁东电厂，效率85%,300~35050；华电永安电厂，效率80%,260~30050；其它，福建龙岩、济宁电厂、米东电厂、秦皇岛秦热等。中国华能集团清洁能源技术研究院13中国华能集团清洁能源技术研究院低温SNCR技术参数优化——结合锅炉燃烧优化调整，提高反应区温度提高;合理布置——流场数值模拟和反应模型，优化布置；设备改进——开发用于低温反应窗口喷枪；设备改造——调整燃烧设备（受热面、风帽、返料器等），改善反应区域温度；添加降低反应温度的添加剂（最终手段，能通过以上解决的不建议采用此手段）。案例齐鲁石化炼油厂2台220t/h循环流化床锅炉,原始排放超过300mg/Nm3，在喷入点温度在660~760℃范围内，可保证脱硝效率75%以上，有效控制NOX在80mg/Nm3以内，最低可控制在50mg/Nm3以内。14中国华能集团清洁能源技术研究院SNCR技术在其它领域的应用建材行业——水泥、玻璃;冶金行业——钢铁、有色；化工行业——石化、焦化、余热锅炉；案例汪洋建宝、瑞达水泥,原始排放约1000mg/Nm3，可保证脱硝效率70%以上，有效控制NOX在300mg/Nm3以内，最低可控制在200mg/Nm3以内。15中国华能集团清洁能源技术研究院煤粉炉高效SNCR技术现有煤粉锅炉SNCR装置脱硝效率只有20%~40%。效率偏低主因：a、接触时间短；b、投送温度窗口窄；3混合均匀性差。应用于CFB锅炉的高效SNCR装置移植用于PC锅炉，自主知识产权，不使用催化剂即可达到80%以上脱硝效率，投资和运行成本都大幅降低(投资降1/3以上，运行成本降1/4以上)。不设置昂贵的催化剂单元，不会将烟气中SO2氧化为SO3,大大减少了硫酸氢铵的生成，不加剧空预器和尾部烟道的积灰和腐蚀，节省了空预器改造费用,运行安全性大大提高。16中国华能集团清洁能源技术研究院煤粉炉高效SNCR技术2×350MW煤粉机组脱硝系统经济性比较尿素SCR尿素高效SNCRNO.项目单位数值数值机组容量MW700700项目总投资万元84005400两台机组年脱硝量吨/年564756471可变成本226618661-a还原剂（尿素），1800元/吨万元82916571-b催化剂更换万元10081-c电耗，0.5元/kW.h万元412.5171.8751-d蒸汽，100元/吨万元16.5551-e除盐水，10元/吨万元82.91-f锅炉效率损失，0.2%万元209.22固定成本7784532-a折旧费用，15年直线+5%残值万元5323422-b设备维修，1.5%万元126812-c人工费用万元120303财务费用，贷款利息万元403.2259.2年运行总成本万元34472579免缴排污费万元-712.61-712.61补贴电价万元-3850-3850年实际运行总成本万元-1116-1984减排每公斤成本元/kg6.104.57发电成本增加元/kW.h0.00900.0067投资成本节约比例00.357发电成本增加减少比例00.25217中国华能集团清洁能源技术研究院三．大型CFB锅炉NOX超低排放改造及案例燃烧优化解决运行问题、实现分级燃烧锅炉燃烧设备改造，如二次风、分离器、风帽降低原始排放其它辅助系统优化，如煤制备、炉内脱硫SNCR提效降耗改造，实现80%以上效率，氨氮比低于2.0方案一增设“1+1”SCR催化剂反应器分离器后增设喷枪改造空预器防积灰堵塞和腐蚀改造省煤器实现烟温达标、引风机改造克服阻力方案二方案一：燃烧优化及SNCR提效改造方案二：原SNCR增加紧凑型SCR喷射系统布置优化喷枪更换管道、仪表、阀门、泵升级改造控制系统优化18方案确定适当增加还原剂耗量外不产生额外运行费用不会造成空预器堵塞或腐蚀对系统阻力也没有任何影投资和运行费用低廉方案一导致省煤器受热面减少，省煤器换热效率下降省煤器换热效率下降、需增加受热面易造成空预器积灰堵塞和腐蚀投资和运行费用高方案二最终确定改造方案：燃烧优化及SNCR提效改造中国华能集团清洁能源技术研究院19序号项目方案一（燃烧优化及SNCR提效改造）方案二（增设紧凑型双层SCR）一设备费460.04026.0二安装费180.0343.0三技术服务费220.0111.0合计860.04480.0单位千瓦造价21.5112.0结论采取方案一工程投资估算约860万元，单位造价约21.5元/kW，发电成本增加0.00173元/kw.h；采取方案二工程动态投资估算约4480万元，单位造价约112.0元/kW，发电成本增加0.00580元/kw.h。根据技术先进，工艺成熟，经济合理的原则，再根据上述因素，结合前面的超低排放方案分析比较，以及本项目锅炉的实际情况、脱硝效率的要求，本项目推荐采用方案一。改造费用与运行成本分析中国华能集团清洁能源技术研究院20中国华能集团清洁能源技术研究院21国华宁东电厂0.00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.00.010.020.030.040.050.0氨氮比NSRNOX排放#1炉NOX排放与氨氮比关系曲线（3-31至4-7）0204060801000.00.51.01.52.0脱硝效率%氨氮比NSR#1炉脱硝效率与氨氮比关系曲线（3-31至4-7）0204060801000.00.51.01.52.0脱硝效率%氨氮比NSR#2炉脱硝效率与氨氮比关系曲线（3-31至4-7）0.00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.00.010.020.030.040.050.0氨氮比NSRNOX排放#2炉NOX排放与氨氮比关系曲线（3-31至4-7）发展清洁能源技术清能院与您携手进步王海涛email：[e-mail]：13991858597029-82102348谢谢！中国华能集团清洁能源技术研究院22