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脱硝喷枪厂家:高效SNCR脱硝关键技术
编辑:  来源: /hydt/n1283.html   发布时间:2018-07-05

    目前国内火力发电厂SNCR脱硝技术首先用于循环流化床锅炉,其脱硝效率可达到70%以上,该技术在国内煤粉锅炉的使用起步时间较晚,且主要用在四角切圆和对冲式锅炉上,其NOX的排放浓度一般在300~400mg/Nm3左右。现阶段SNCR脱硝技术在W型火焰高NOX排放的锅炉上尚无使用业绩。主要原因为W型火焰锅炉由于本身炉内温度场较高,难以找到适于反应的温度区域,容易造成氨逃逸率上升或尿素的直接燃烧。另外目前运行煤粉炉SNCR的最高脱硝效率在40%以下,逃逸率在10ppm以上,存在着提高脱硝效率与逃逸率相应升高的矛盾。

    那么,如何达到高效SNCR脱硝效果呢?今天脱硝厂家——河北诚誉就以山东阳城电厂为实例为您详细讲解。


(1)先进的炉膛测温技术

    阳城电厂高效SNCR项目在线测温系统共布置12个测点,其中10个测点布置在28m高度,2个测点布置在36.2m高度,所测得炉膛温度等信号被送至SNCR控制系统,经过Rossler算法计算后用来显示,控制各层脱硝喷枪的投退和尿素溶液的用流量。其中36.2m平台2个测点主要起到校对作用,28m安装的10个测点测量该截面的温度及吸取系数的分布,将截面分为18个区域,计算出每个区域的平均温度,判断其他位置脱硝喷枪区域温度,送至SNCR脱硝喷枪的控制系统,并形成分布2D画面显示。

(2)合适的脱硝喷枪开孔位置

    通常情况下,炉膛温度测量在锅炉现有的沿炉宽分布的看火孔处测量,尽量选用热电偶测量装置,长度要求不小于3米,并选取不少于3个深度位置进行测量。测量时选取高、中、低三个负荷区段进行测量。

    阳城电厂SNCR项目中,利用32m、38m两个高度平台已有的观火孔,采用热电偶测量了200MW、280MW、335MW三个负荷下的炉膛温度场。测量时,10个观火孔处同时测量,热电偶伸入炉膛的深度分别为1m、2m、3m。由于锅炉负荷和燃用煤种的变化,炉内温度场变化情况较大,这一点在阳城电厂锅炉上表现尤为突出。在本项目的研究过程中,利用专业商务AppFLUENT对锅炉在不同负荷下的炉膛温度场进行了专题研究,初步验证了脱硝喷枪的开口位置。要确定炉膛SNCR系统喷枪开孔位置,大致要经过以下几方面细致的工作:

    1)各工况下炉膛温度的测量;

    2)炉膛温度分析及温降分析;

    3)开孔位置的确定,覆盖炉内最高、最低负荷工况下的850~1100℃区域。

    通过数据分析,靠近水冷壁处区域测量温度比炉膛中心温度要低的多,当热电偶插入3米深度,所测温度已基本接近同高度区域的中心处烟温。低负荷工况下32米处烟温最高在1050℃左右(深度为3米处),38米处烟温最高在970℃左右,均满足反应温度场要求。中负荷工况下32米处烟温最高在1230℃左右,38米处烟温最高在1060℃左右,很明显32米处不适合反应温度场要求。高负荷工况下32米处烟温最高在1250℃左右,38米处烟温最高在1100℃左右,很明显32米处不适合反应温度场。

    在此高度一般认为炉内换热均匀,计算出在该区段内,在深度为1米区域,炉膛每升高1米,炉内烟温下降约为36℃/m;在深度为2米区域,炉膛每升高1米,炉内烟温下降32℃/m;在深度为3米区域,炉膛每升高1米,炉内烟温下降30℃/m,符合炉内换热规律。

    根据数值测试结果,阳城电厂4号炉选取了在炉前墙高度为33.9m、35.5m、38.5m、40m位置布置四层脱硝喷枪,根据温降分析,大家对各开孔位置温度进行了模拟测算。在200MW负荷时,38.5米以上炉膛温度普遍低于850℃,尤其是靠近炉墙处,在此区域喷入尿素溶液已造成逃逸率过大。而38.5米以下的33.9米、35.5米处普遍在850~1100℃之间,正好适于反应,所以在33.9米、35.5米选开孔位置主要用以覆盖低负荷下的合适反应温度的区域,33.9米处温度已接近与1100℃,若再向下部取开孔位置,极易容易超过反应适宜温度区上线。在335MW负荷时,35.5米以下炉膛温度普遍高于1100℃,尤其是3米深度测点,在此区域喷入尿素溶液已造成尿素燃烧氧化。而35.5米以上的38.5米、40米处普遍在850~1100℃之间,正好适于反应,所以在38.5米、40米选开孔位置主要用以覆盖高负荷下的合适反应温度的区域,40米处温度已接近于850℃,若再向上部取开孔位置,极易容易超过反应适宜温度区下线。

    另外,在后墙标高31.2m、32.4m处布置了两层脱硝喷枪,该位置已基本接近折焰角底部,主要为提高恶劣工况下脱硝效率而设。

(3)喷枪及喷嘴设计技术分析

    在SNCR脱硝系统中喷嘴设计尤为重要,要求既有较好的穿透深度,又有较好的雾化覆盖面积,并且当工况发生变化时,喷嘴的喷射距离、雾化角、雾化粒度等有一个稳定变化的过程,方便现场进行调节控制。喷嘴的尺寸及形状决定了炉内尿素液滴的射程、液滴的大小等关键因素,影响到炉内尿素溶液的蒸发时间、反应时间、混合均匀性,是获得高效脱硝效率的关键。阳城电厂SNCR在设计时为了确定合适的液滴尺寸、射程,供货方曾进行了不同种类的枪头喷射模拟试验和优化工作,最终确定出适合阳城电厂锅炉的的喷嘴形式。

(4)合适的脱硝喷枪数量设置

    脱硝喷枪的数量和布置方式所解决的问题是:通过脱硝喷枪射流与烟气的充分混合和射流的良好穿透力,保证整个炉膛截面还原剂的均匀分布。在炉膛截面上温度场的分布基本状况为内部温度较高,尤其是W型火焰锅炉整体炉膛温度较高,适于反应的温度场相当窄,仅限于靠近水冷壁附近区域,不能一味的追求还原剂喷射到炉膛内部,否则会造成还原剂的直接氧化燃烧,通过大量的试验与模拟,在充分考虑到喷射混合区域的前提下最终确定阳城电厂采用6层x 9支的脱硝喷枪设置模式。

(5)运行调控关键技术分析

    1)系统设计考虑全面,在满足各层脱硝喷枪灵活切换的前提下,同时兼顾各层脱硝喷枪对浓度的不同要求。

    2)自动调控脱硝喷枪前基本稳定的溶液压力是运行中保证雾化效果的关键。

    脱硝喷枪的雾化效果受枪前溶液压力的影响较大,脱硝喷枪的最佳雾化状况针对某台锅炉来说应该是个不变的。在常规的控制思路中,当负荷变动时尿素溶液随着增加,稀释水量随着增加(维持入炉尿素浓度10%左右),此时脱硝喷枪前压力随之上升,炉内尿素溶液的雾化状况、射程随之改变,这样在高负荷时会导致部分溶液喷入炉内高温区域(不适宜反应区域),低负荷时由于枪前压力降低雾化效果又会欠佳。所以基本稳定的尿素溶液的压力是保证尿素喷枪雾化效果的关键参数,也是技术的关键点。这一思路是通过调控稀释水和溶液的流量来实现的,也就是说通过自动回路调整流量保持枪前的流量在允许范围内波动,从而保证枪前压力在允许范围内波动。大家对机组负荷变化过程中负荷与入炉总溶液量之间的关系进行了分析,发现溶液量基本在12500Kg/h到14000Kg/h之间波动,另外溶液的稀释浓度并不是一固定值,当负荷的降低随之降低,其主要思路就是为了提高低负荷工况下尿素喷枪枪前压力,保证喷枪的雾化效果。当在高负荷阶段时,溶液浓度接近到50%左右,主要是防止高负荷工况下由于枪前压力过高引起的溶液穿透能力过强,喷入炉内过高温度区域

    3)温度控制切换

    锅炉本体28m处四周安装的10个测点测量该截面的温度及吸取系数的分布,将截面分为18个区域,计算出每个区域的平均温度,每个区域的平均温度用以控制相应部位的各层脱硝喷枪的投退。

    通常情况下,当炉膛前墙相应区域温度大于850℃时,投运前墙第一层脱硝喷枪;温度大于1100℃时,投运前墙第二层脱硝喷枪;温度大于1200℃时,投运前墙第三层脱硝喷枪,同时退出第一层脱硝喷枪;温度大于1300℃时,投运前墙第四层脱硝喷枪投运,同时退出第二层脱硝喷枪。当炉膛后墙相应区域温度大于1100℃时,投运后墙第一层脱硝喷枪投运;温度大于1300℃时,投运后墙第二层脱硝喷枪。


    阳城电厂SNCR脱硝效率可达到50%以上,结合配煤掺烧、SCR系统优化提效手段可望解决W型火焰锅炉氮氧化物超低排放问题,该技术路线值得在在国内其他项目上推广。

    1. W型火焰锅炉通过改变煤质特性来控制炉内氮氧化物的生成量技术可在氮氧化物高排放浓度锅炉上推广。

    2. 目前煤粉炉SNCR技术脱硝效率均在40%以下,且无W型火焰锅炉业绩,本项目高效SNCR技术可在行业内推广。

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