清能院CFB锅炉氮氧化物全负荷超低排放技术

华能清洁能源技术研究院华能清洁能源技术研究院CFB锅炉NOx超低排放技术CFB锅炉NOx超低排放技术及工程应用程应用中国华能集团清洁能源技术研究院1一．清能院脱硝技术简介二．SNCR脱硝关键技术及超低排放改造案例三．大型CFB锅炉NOX超低排放改造方案比较中国华能集团清洁能源技术研究院2一．一．清能院（清能院（CERICERI）脱）脱硝硝技术技术NONOXX控制技术控制技术燃料空气锅炉燃烧中燃烧后烟NONOXX控制技术控制技术空气锅炉处理燃烧后处理囱燃烧过程的改变各种低NOx燃烧器空气分级燃烧法烟气脱除SCR(应用最多)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)低氮燃烧技术低NOX燃烧运行优化使用低N燃料循环流化床燃烧吸收还原法(应用较少)降低NOX主要措施烟气脱硝SCR低氮燃烧技术主要措施SCR烟气脱硝SNCR中国华能集团清洁能源技术研究院3CERICERI脱硝技术脱硝技术开发情况开发情况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CERICERI脱硝技术脱硝技术开发情况开发情况比的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、开发了种适用于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、高效喷射角度可变喷射离长雾效果好高效防磨损和腐蚀，可高效、长周期运行。中国华能集团清洁能源技术研究院4CERICERI脱硝脱硝技术应用情况技术应用情况目前，该技术已经在60余台锅序号电厂名称机组容量备注CERICERI脱硝脱硝技术应用情况技术应用情况目前，该技术已经在6余台锅炉应用，总装机容量超过10000MW2014年新增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10000MW，2014年新增6000MW以上，合同额近2亿。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2200MWEPC工程/已投运装置脱硝效率（除宏光气氨项目）均达75%以上均一次通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/已投运目）均达75%以上，均次通过环保验收，全部性能达标。10沈煤集团红阳煤矸石热电厂2330MWEPC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世界首台330MWCFBSNCR装置和气氨300MW级CFB14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SNCR装置；形成不同还原剂（液氨氨水尿素）的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475t/hEPC工程/已投运（液氨、氨水、尿素）的SNCR工艺包。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项目液氨氨水尿素反应剂费用便宜较贵贵运输费用便宜贵便宜安全性有毒有害无害存储条件高压常压常压，干态存储方式液态液态微粒状存储方式液态液态微粒状制备方法蒸发蒸发溶解初投资费用便宜较便宜贵运行费用便宜贵贵设备安全要求有法律规定需要不需要蒸发能耗低高高蒸发能耗低高高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，在华能白山煤发电厂33千瓦循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次在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10二．SNCR脱硝关键技术及超低排放改造案例中国华能集团清洁能源技术研究院11反应应时间浓度&混合反应反应温度12中国华能集团清洁能源技术研究院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13SNCR高效脱硝技术——超低排放SNCR高效脱硝技术超低排放国家《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014—20202014209N年）》发改能源[2014]2093号文要求有条件地区NOx排放低于50mg/m3，即实现超低排放;现有CFB锅炉SNCR装置可通过优化改进实现超低排放——根据流场模拟现场测试结果和布置情况改进喷射系统根据流场模拟、现场测试结果和布置情况改进喷射系统、适当增加或优化喷枪数量；新建CFB锅炉，可采用我院的高效SNCR技术，直接失效实现超低排放实现超低排放。已成功实施超低排放案例：华电福建永安电厂2×300MWCFB锅炉超低排放改造工程，效率85%,200~250降至50；50；神华福能龙岩雁石发电有限公司2×300MWCFB锅炉SNCR脱硝改造工程，效率85%,300~350降至50；华电沈阳苏家屯金山热电2×200MWCFB锅炉超低排放改造工程效率85%250~300降华电沈阳苏家屯金山热电2×200MWCFB锅炉超低排放改造工程，效率85%,250~300降至50；正在实施超低排放案例：神华国华宁夏宁东发电有限公司2×330MWCFB锅炉SNCR提效改造工程，效率神华国华宁夏宁东发电有限公司2×330MWCFB锅炉SNCR提效改造工程，效率85%,300~350降至40；河北建投秦皇岛秦热发电有限公司2×300MWCFB锅炉SNCR提效改造工程，效率85%,240~260降至40；,降至；即将实施项目：华能济宁电厂、白杨河电厂、运河电厂、众泰电厂；神华国神米东电厂、郭家湾电厂、萨拉齐电厂；华电漳平电厂等。中国华能集团清洁能源技术研究院14168期间，机组脱硝效率最高可达～效率最高可达～89.07%，平均运行脱硝效率～80.49%。氮氧化物最低降至氧化物最低降至22.41mg/Nm3，平均40mg/Nm3。中国华能集团清洁能源技术研究院15NOX33.9mg./Nm3NOX37.7中国华能集团清洁能源技术研究院16NOX37.7mg./Nm3国华宁东电厂2.0#1炉NOX排放与氨氮比关系曲线（3-31至4-7）2.0#2炉NOX排放与氨氮比关系曲线（3-31至4-7）101.21.41.61.8比NSR101.21.41.61.8比NSR020.40.60.81.0氨氮比020.40.60.81.0氨氮比0.00.20.010.020.030.040.050.0NOX排放0.00.20.010.020.030.040.050.0NOX排放100#1炉脱硝效率与氨氮比关系曲线（3-31至4-7）100#2炉脱硝效率与氨氮比关系曲线（3-31至4-7）406080效率%406080效率%02040脱硝效02040脱硝效中国华能集团清洁能源技术研究院170.00.51.01.52.0氨氮比NSR0.00.51.01.52.0氨氮比NSR中国华能集团清洁能源技术研究院18SNCR高效脱硝技术——超低消耗SNCR高效脱硝技术超低消耗炉内分级燃烧优化+控制系统优化，可降低尿素消耗30%~50%，以秦皇岛秦热两台300MW机组为例，优化后月耗尿素100吨，相比等级同类系脱硝装置，达到相同的脱除效果还原剂尿素节约50%以上；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，项目改造前较优工况改造后较优工况平均工况可有效降低原始排放20%左右，从根本上实现降耗。较优工况较优工况发电量/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053039045044035026kg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#1NO940266363660665#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中国华能集团清洁能源技术研究院19中国华能集团清洁能源技术研究院20SNCR高效脱硝技术——超低逃逸SNCR高效脱硝技术超低逃逸流场模拟、喷射布置、喷枪保证充分、均匀混合；控制系统优化能快速相应入口NOx浓度变化，并相应改变喷入还原剂量使反应氨氮比保持稳定，且要求实时调整；现有通过CEMS测得NOx浓度再控制喷入量的控制方式，由于NOx浓度测量值的滞后性，会显著增加氨逃逸和还原剂耗量；我院根据测试试验结果结合燃烧参数控制建模的前馈控制方式可较好的解决这一控制难题，氨逃逸和还原剂耗量显著降低中国华能集团清洁能源技术研究院21全负荷全负荷SNCRSNCR技术技术随着环保标准的日益严格，全负荷脱硝势在必行，CFB锅炉现有SNCR脱硝技术在锅炉低负荷时不能投运，不能满足环保要求，这就需要把现时，要求，需要有SNCR脱硝改造成全负荷脱硝。SNCR反应的高效区间为830℃~1150℃，这就要求炉膛出口烟温低负荷时最好能保证达到830℃，如不能达到须采取相应措施：参数优化——结合设计、锅炉燃烧优化调整，通过燃烧和外置床换热量的调整提高炉膛出口烟气温度;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可将高效温度窗添加降低反应温度的添加剂，可将高效温度窗口区间下移50℃左右。案例齐鲁石化炼油厂2台220t/h循环流化床锅齐鲁石化炼油厂2台220t/h循环流化床锅炉,原始排放200mg/Nm3，在喷入点温度在730~760℃范围内，可保证脱硝效率75%以上有效控制NO在50mg/Nm3以内上，有效控制NOX在50m