循环流化床超低NOx与SO2排放技术研究进展

因固有的低污染物排放控制成本优势,循环流化床(CFB)锅炉已成为商业化程度最好的洁净煤燃烧技术之一。随着超低排放标准的提出,CFB燃烧技术也面临巨大挑战。为满足超低排放标准,通常要使用烟气净化处理装置,导致CFB锅炉污染控制成本显著增加。如何低成本实现CFB锅炉NO_x与SO_2原始超低排放成为关注焦点。系统论述了现有CFB超低NO_x和SO_2排放技术、最新开发的CFB超低NO_x燃烧技术、炉内CFB超低SO_2排放技术和CFB超低NO_x、SO_2协同控制技术等。研究表明:开发高效分离器不仅可提升CFB燃烧效率,也是保证超细石灰石高效脱硫的前提,分离器效率越高,CFB燃烧效率和超细石灰石脱硫效率越高;随着循环流化床锅炉的大型化发展,炉膛截面越来越大,如何实现超细石灰石在大型炉膛内横向的均匀混合成为第1个技术难点;控制单一气体使其满足超低排放的技术相对成熟,但如何协同控制NO_x和SO_2使之满足超低排放标准成为第2个技术难点;现阶段CFB炉内超低排放技术仅针对某些特定的燃料可达到超低排放,针对其他常规燃料,NO_x和SO_2能否达到超低排放仍需要进一步深入研究。     

1000 MW超超临界机组超低排放改造工程分析

目前国内众多燃煤火力发电厂已经或正在进行多种污染物超低排放工程改造,进一步降低SO_2、NO_x和烟尘等污染物排放以减轻对严重雾霾天气的影响。在分析某电厂1 000 MW超超临界机组SCR烟气脱硝、湿法烟气脱硫以及静电除尘器运行现状的基础上,提出并实施了采用"SCR脱硝增容+低低温静电除尘器+高频电源静电除尘器改造+脱硫吸收塔提效与协同除尘"的超低排放技术改造方案。对该机组超低排放改造前后烟气脱硫、脱硝、除尘系统进行了性能试验,结果表明烟囱入口烟尘、SO_2、NO_x质量浓度分别为4.0、21.5和38.2 mg/m~3,达到了烟尘、SO_2、NO_x的排放浓度分别控制在5、35、50 mg/m~3以内的超低排放要求。改造后,在现有烟气脱硫、脱硝、静电除尘装置的基础上每年可减少烟尘排放量543 t、SO_2排放量2 633 t、NO_x排放量634 t,改善了重点区域空气质量。     

300 MWCFB锅炉提高SO_2超低排放经济性试验研究

为了提高锅炉机组SO_2超低排放的经济性,在某300 MWCFB锅炉开展了实炉试验,研究了CFB锅炉炉内干法脱硫与CFB-FGD脱硫相结合的两级联合脱硫技术。结果表明:通过理论分析和试验室检测可优选出炉内干法脱硫和CFB-FGD的最佳脱硫剂品种。CFB锅炉运行参数中负荷的变化同时影响两级脱硫效率。随着锅炉负荷的升高,床温和脱硫塔入口温度均呈现上升趋势。床温的升高降低了炉内脱硫效率,脱硫塔入口温度的上升提高了CFB-FGD脱硫效率。按照推荐的石灰石和生石灰物化参数及两级脱硫系统匹配方式运行,锅炉净烟气SO_2浓度满足超低排放限值要求,炉内干法脱硫与CFB-FGD脱硫剂耗量均下降,提高了SO_2超低排放的经济性,降低了脱硫成本。     

商用蜂窝式SCR催化剂脱除NO_x试验研究

为了评价燃煤电厂广泛采用的选择性催化还原工艺对不同形态NO_x的脱除效果,以某商用蜂窝式SCR催化剂为例,在SCR脱硝试验装置上研究了氧量、温度、空速、氨氮摩尔比等反应条件对NO、N_2O和NO_2脱除过程的影响。结果表明,氧量可以促进NO氧化以及NO与氨的催化还原反应;高温可以促进NO的脱除和氨气氧化为N_2O;空速升高会导致NO脱除率先升高后降低;氨氮摩尔比提高在促进NO脱除的同时会增加氨逃逸;与NO_2可以完全脱除相反,N_2O与氨气不发生反应。因此,为真正实现NO_x的超净排放,应适当控制锅炉运行参数避免N_2O的生成。     

燃煤流化床锅炉炉内脱硫工业化技术研究

采用石灰石作为燃煤循环流化床锅炉炉内脱硫剂,当石灰石粒径为1.5~2.0 mm,流化床锅炉炉内钙硫摩尔比为2.7,床温为880℃时,尾气中的SO_2排放浓度为173 mg/m~3,无需进行锅炉尾气二次脱硫即可满足《锅炉大气污染物排放标准》要求,同时,炉内脱硫反应对锅炉效率的影响甚微,锅炉运行综合经济及环保效益最佳。     

天津分公司280万t/a催化裂化装置烟气脱硫脱硝技术方案研究

基于当前超低排放标准要求,着重介绍了中石化天津分公司炼油改造项目280万t/a催化裂化装置烟气脱硫脱硝设施工艺的选择与论证,最终确定采用SCR脱硝+钠法烟气除尘脱硫工艺,实现催化锅炉烟气多组分污染物协同净化处置,外排烟气颗粒物≤10 mg·Nm~(-3)、SO_2≤30 mg·Nm~(-3)、NO_x≤80 mg·Nm~(-3),为石化企业催化锅炉烟气净化脱硫脱硝一体化治理工艺选择提供参考和借鉴。     

低温静置式烟气净化脱硫脱硝试验研究

对兖矿某单位20 t/h链条排炉,采用尾部静置式低温烟气脱硫脱硝技术进行了超低排放改造,试验研究了烟气温度、停留时间、SO_2排放量等因素对其脱硫脱硝效率的影响。结果表明:在烟气温度100～150℃,通过SO_2原始排放量和脱硫剂匹配,烟气在装置内停留时间大于10 s等条件下,低温烟气净化装置脱硫效率和脱硝效率分别可达到90%和60%以上,可以满足燃煤链条排炉污染物达到超低排放的要求。     

复合矿化固硫剂CFB炉内脱硫试验研究

为了提高炉内脱硫效率,降低电厂烟气SO_2排放浓度,利用电厂排出的灰渣。研制出一种复合矿化固硫剂,在原有石灰石脱硫剂的基础上,增加了Al_2O_3、CaF_2、Fe_2O_3等催化剂,并在465 t/h CFB锅炉上进行试验研究。采用炉内不添加脱硫剂、石灰石作为脱硫剂、添加复合矿化固硫剂等3种方案,并进行比较分析。结果表明,针对煤样JY,添加石灰石和复合矿化固硫剂均可降低烟气中的SO_2含量,当钙硫比大于2.5时,添加复合矿化固硫剂可达到超低排放要求,而添加石灰石不能达到超低排放要求;复合矿化固硫剂添加量为5%时,脱硫效率达95%以上,并降低锅炉煤耗5%左右,且灰渣改性生成了水硬性胶凝材料。因此,该复合矿化固硫剂能满足电厂脱硫要求,产生的灰渣被水泥厂利用生产合格的特种水泥,达到资源综合利用的目的。     

SNCR+循环氧化吸收脱硝联合工艺在CFB锅炉超低排放中的应用

简述了选择性非催化还原(SNCR)和循环氧化吸收脱硝技术原理,以洛阳石化循环流化床(CFB)锅炉为例,对锅炉SNCR、循环氧化吸收脱硝改造后的运行进行分析,探讨了该联合脱硝技术应用于CFB锅炉超低排放改造的优点和不足。     

燃煤锅炉烟气脱硝(SCR法)工艺及设计

选择性催化还原(SCR)烟气脱硝技术在催化剂的作用下,利用还原剂有选择性地与烟气中的NO_x反应并生成无毒无污染的N_2和H_2O,来减少NO_x排放的技术。     

基于Aspen Plus的0.3MWth CFB燃煤中试装置全流程模拟

循环流化床锅炉具有煤种适应性广,负荷调节能力强,污染物超低排放等优点,被广泛应用于煤的清洁燃烧。为探究循环流化床污染物生成和排放规律,以0.3 MWthCFB燃煤中试装置系统为实际模型,利用Aspen Plus对煤燃烧和污染物控制装置全流程建模。采用Gibbs最小自由能热力学分析方法对煤燃烧产物进行了分析计算,并利用软件自带的灵敏度分析工具,对不同的操作参数进行了灵敏度分析,预测了锅炉运行参数对烟气组分、选择性催化还原脱硝效率和石灰石-石膏湿法烟气脱硫效率的影响规律,获得了过量空气系数、烟气温度、氨氮比和钙硫比对NOx和SOx脱除效率以及SO3生成的影响曲线。结果表明,在循环流化床煤燃烧条件下,温度变化对NOx和SOx的生成影响显著,温度升高会促进NH3、HCN等前驱物的转化,促进燃料氮生成NOx;高温条件下,SO2生成反应的化学平衡向正方向移动,但反应速率会随温度和浓度的升高而降低,SO3则与之相反。在选择性催化还原脱硝过程中,较低温度时,脱硝率随温度升高而增加,最佳活性温度在360℃左右; SCR反应温度低于380℃时,SO3含量呈显著上升趋势,380℃出现一极大值点,而后趋于平缓并略有下降。NSR1时,脱硝率随氨氮比增加而增加,最佳氨氮比在1.05。湿法烟气脱硫过程中,增加钙硫比能明显提高脱硫效率,最佳钙硫比在1.05左右,并降低SO3排放;脱硫系统入口烟气温度升高会导致脱硫效率降低,但促进了SO3的生成。     

生物质锅炉烟气脱硝工艺技术研究

收集整理了生物质成型燃料锅炉大气污染物排放的国家标准和部分省市的地方标准,统计了6个生物质焚烧锅炉的燃料工业分析和灰分分析数据,对生物质锅炉的排放标准、燃料特性、烟气特性进行了研究,调研了可供生物质锅炉烟气脱硝选择的7种技术,并重点介绍了选择性催化还原技术(SCR)及其3种布置形式。通过对7种脱硝工艺及其优缺点进行细致的分析与研究,建议在NO_x排放浓度要求不严的区域,优先选用低氮燃烧技术、选择性非催化还原技术(SNCR)(或替代技术)者两者结合;在要求NO_x实现超低排放的区域,可选用低氮燃烧技术、SNCR技术(或替代技术)、SCR技术或多种联合脱硝技术。     

660MW超超临界循环流化床锅炉超低NOx排放研究

循环流化床(CFB)发电技术具有良好的炉内脱硫抑氮等优势,得到了广泛推广。随着环保形势的日趋严峻,CFB锅炉仅依靠炉内低氮燃烧无法满足NO_x超低排放要求,因此必须深入研究CFB锅炉炉内低氮燃烧理论,并在660 MW高效超超临界CFB锅炉实现突破。基于流态重构节能型CFB锅炉的设计理念,通过试验和数值模拟研究了炉内NO_x生成还原机理与炉内实现NO_x全部脱除的技术方案。结果表明,影响660 MW超临界CFB锅炉NO_x排放的因素包括:燃用煤质、燃烧温度及均匀性、过量空气系数(运行氧含量)、分级燃烧等。660 MW超超临界CFB锅炉采用单炉膛、单布风板、M型布置、4个旋风分离器、4个外置式换热器的炉型结构,锅炉热一次风从水冷风室后侧6点给入,保证了锅炉一次风静压分布均匀,进而保证了物料流化均匀性;采用"前墙给煤、后墙给煤泥"的给煤方式,前墙布置12个落煤口,后墙布置8支煤泥枪,同时后墙布置8点排渣,保证给煤均匀性;采用4旋风分离器布置结构保证了物料均匀性,不同旋风分离器之间流率偏差的最大值为7.9%;采用4个外置式换热器均匀布置保证床温的均匀性。同时炉内温度场及过量空气系数对NO_x排放起关键作用,锅炉设计床温确定为860℃,既保证了锅炉效率,又减少了NO_x排放,同时保证低负荷工况下满足选择性非催化还原(SNCR)脱硝系统反应温度窗口;锅炉过量空气系数选取1.15,进一步增强了还原性氛围。分级燃烧时一、二次风比例为4∶6,并适当调整锅炉二次风口位置及倾角,形成较大的还原性氛围。通过上述措施可实现炉内高效抑氮,最终使锅炉NO_x原始排放浓度低于50 mg/m3,炉外选取以尿素为还原剂的SNCR技术为辅助脱硝手段,在低投资、低成本、全负荷条件下实现最终烟气中NO_x超低排放。     

焦炉烟气脱硫脱硝技术进展与建议

分析了我国焦化行业SO_2、NO_x排放现状及污染物浓度的主要影响因素,对比了以氨法、石灰/石灰石法、双碱法、氧化镁法、喷雾干燥法、循环流化床法等为代表的焦炉烟气脱硫技术,以低氮燃烧技术、低温选择性催化还原脱硝技术、氧化脱硝等为代表的焦炉烟气脱硝技术,以活性焦、液态催化氧化等为代表的焦炉烟气脱硫脱硝一体化技术的工艺原理、脱硫脱硝效率及各自优缺点;总结了焦炉烟气脱硫脱硝技术在工艺路线选择、烟气排放、次生污染等方面存在的问题。指出焦炉烟气污染治理需有效融合源头控制、低氮燃烧、末端净化3方面,并不断加强焦炉操作管理水平及新技术的应用。     

燃煤烟气污染物干式高效脱除技术

为了避免湿法脱硫造成的大量可溶性盐排放,提出了一种燃煤烟气污染物干式高效脱除技术。在75 t/h和220 t/h循环流化床锅炉进行脱硝试验,在170 t/h煤粉炉进行脱硫试验,计算了170t/h煤粉炉脱硫技术的经济性。结果表明,脱硫剂脱硝剂分别与SO2、NO_x 发生气相反应,SO2排放浓度从4 200 mg/m~3下降至20 mg/m~3,NO_x 排放浓度下降至15 mg/m~3,满足超低排放标准;粉煤灰中硫含量为0. 73%,满足国家对粉煤灰做掺合料的标准;脱硫脱硝环保装置投资成本约100万元,运行成本358. 2万元/a,少缴纳的排污费和获得的电价加价为1 313. 9万元/a。该技术无水耗,使水汽所携带的可溶性盐排放大为降低,具有污控装置投资少、操作维护成本低等优势,是降低雾霾的一种脱硫脱硝方法。     

220t/h煤粉锅炉臭氧氧化NOx超低排放试验研究

近年来,国家对于环境保护的要求愈发严苛,煤电行业节能减排任务愈加艰巨,燃煤电厂的超低排放改造工作迫在眉睫。笔者针对3台220 t/h煤粉锅炉NO_x进行臭氧脱硝改造和脱硝试验研究,采用烟气分析仪及电厂在线检测系统,探究了O_3/NO摩尔比及NO_x初始浓度等对脱硝效果的影响。试验结果表明,活性分子臭氧脱硝技术对该煤粉炉锅炉具有较好的脱硝效果,NO_x脱除效率可达90%以上。锅炉出口NO_x浓度随锅炉负荷波动较大,呈正相关关系,锅炉负荷升高,出口NO_x浓度升高;锅炉负荷降低,出口NO_x浓度随之降低。臭氧脱硝效率随O_3/NO摩尔比和臭氧投加量的增加而增大,但当O_3/NO摩尔比超过一定值后,其增大速率随臭氧量的增加而逐渐变缓。臭氧脱硝技术中脱硝效率受NO_x初始浓度的影响较小,O_3/NO摩尔比达到一定量时,可保证不同NO_x初始浓度波动下的脱硝效率。本试验获得的特性曲线为臭氧脱硝技术最佳臭氧喷射量的确定提供了依据,即在保证脱硝效率的前提下,如何选择最佳的O_3/NO摩尔比。应用臭氧脱硝技术后,该电厂顺利通过了168 h测试,烟气排放中NO_x浓度稳定在50 mg/Nm~3以下,满足国家超低排放要求,可见采用活性分子臭氧对烟气中的NO_x具有良好的脱除效果。     

臭氧氧化脱硝技术研究进展

区别于还原法脱硝技术,臭氧氧化脱硝技术将NO氧化为易溶于水的NO_2和N_2O_5等,结合后续吸收工艺进行脱硝。臭氧氧化脱硝技术已经广泛应用于催化裂化、工业锅炉烟气NO_x排放控制。结合臭氧氧化技术的工艺特点及反应动力学,分析了复杂烟气组分中NO氧化的选择性,重点关注臭氧与NO摩尔比、反应温度和停留时间等关键工艺参数对氧化产物组成的影响。通过阐述湿法与半干法脱硫工艺中的硫硝协同吸收原理,分析吸收剂、吸收气体组成、添加剂等因素对吸收效率的影响。在此基础上,提出臭氧氧化脱硝技术研究中存在的不足以及此技术未来的发展前景。     

燃煤锅炉烟气指标优化改造小结

安阳化学工业集团有限责任公司针对燃煤锅炉烟气治理进行两次改造,通过改造前后烟气指标对比,证明以石灰或石灰石作为脱硫剂的湿式脱硫技术、选择性催化还原(SCR)及选择性非催化还原(SNCR)+SCR混合的脱硝技术、湿式静电除尘技术对燃煤锅炉烟气指标的达标排放具有较好的效果.     

烧结烟气中NOx治理技术及发展趋势

烧结烟气是钢铁工业污染物的最大排放源,现阶段冶金脱硫除尘工艺逐渐成熟,但NO_x的脱除仍处于起步阶段,部分企业存在NO_x排放超标现象,随着环保指标进一步提高,优化NO_x治理工艺,降低冶金烟气中NO_x排放成为钢铁行业污染治理的重中之重,应当给予更多重视。介绍了烧结过程中N的作用机理,其中挥发性氮参与氧化还原反应,高温低氧条件促进还原反应生成N_2,抑制NO_x生成,同时高温促进焦炭氮吸附及异相还原反应;总结烧结烟气特点,其成分较为复杂、污染物含量高、含水量和含氧量大、烟气温度较低导致对SCR催化剂温度窗口要求较低,这些特点进一步制约烧结烟气治理的发展;对比分析了当前几种典型脱硝工艺及烧结烟气脱硝技术存在的问题,SCR脱硝法为当前主流脱硝工艺,催化剂的催化活性组分和性能是该技术的核心和关键,也是近年来的研究热点,指出稀土改性含铁尘泥γ-Fe_2O_3新型铁基低温催化剂是确实可行的脱硝催化剂研究方向,具有抗碱金属中毒、低温催化活性好、经济可靠等特点,并可进一步扩大冶金资源利用范围;展望了脱硝发展方向和新工艺,等离子脱硝和微生物脱硝研究起步相对较晚,但由于其受烟气温度影响较小可达到较好脱硝效果,具备优异发展前景,但存在若干问题未实现工程应用;改善工艺如引进烟气再循环、空气分级燃烧、低氧燃烧等燃烧中控制技术,通过优化烧结混合料结构如强化制粒效果、厚料层高碱度烧结等可协调烧结后烟气脱硝工艺,降低烟气NO_x排放浓度;分级治理烧结烟气存在投资运行费用高、占地面积大等缺点,开发可靠经济高效的脱硫脱硝一体化工艺具有重要意义,脱硫工艺耦合SCR脱硝是烧结烟气污染物治理发展的重要方向;通过参考脱硫脱硝新技术和新思路,提出烟气再循环+CO催化氧化+SCR脱硝+CFB/SDA脱硫的工艺流程,可为钢铁厂脱硝技术研究及发展提供参考。     

节能型CFB锅炉低NO_x排放研究

近年来,CFB锅炉面临着超低排放和超低能耗的要求。阐述了CFB锅炉NO_x生成与控制机理,介绍并分析了节能型CFB锅炉技术,并在此基础上探讨了节能型CFB锅炉技术对NO_x生成的影响。结果显示,节能型CFB锅炉技术不仅具有节能的特点,且其在强化CFB锅炉NO_x低排放性能上也具有一定的优势。