CFB锅炉炉内一体化耦合脱硫脱硝技术

循环流化床锅炉炉内一体化耦合脱硫脱硝技术报告人：江建忠报告人：江建忠报告人：江建忠华能清能院2016年09月28日报告人：江建忠华能清能院2016年09月28日介绍提纲一、开发背景二、改造目标二、改造目标三、改造措施四、改造实施五、改造效果六、结论及建议清能院六、结论及建议2011年，神华国神现役CFB发电机组是按照《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2003）进行设计、建设，即：SO2＜800（400）mg/m3；NOx＜450mg/m3，并采用国家鼓励的CFB炉内脱一、开发背景根据《火电厂大气污染物排放标准》（GBNOx＜450mg/m3，并采用国家鼓励的CFB炉内脱硫工艺和低温燃烧技术，实现了二氧化硫、氮氧化物达标排放。清能院根据《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）环保排放要求，现有机组从2014年7月1日开始执行的新的排放标准，即：SO2＜200mg/m3；NOx＜200mg/m3。如何充分发挥CFB机组的环保特性，选择最佳改造技术路线，实现环保达标排放，成为了国神工作的重点与难点。经调研，CFB锅炉脱硫和脱硝主要有以下两种方式：1.湿法脱硫+SNCR脱硝，其特点是脱硫、脱硝效率一、开发背景1.湿法脱硫+SNCR脱硝，其特点是脱硫、脱硝效率高，脱硝效率相对SCR略低。此方式为业内首选。2.炉内喷钙脱硫+SNCR脱硝，其特点是脱硫效率较高、脱硝效率高，初投资成本较低。此方式为部分电清能院厂采用。还有没有第三条路，如锅炉降硝改造+炉内喷钙脱硫开发锅炉一体化综合提效改造，提高锅炉带负荷能力，提高分二、改造目标离器效率，提高回料连续均匀性，降低锅炉床温，满足脱硫、脱硝的最佳温度和氧量等要求，降低NOx原始排放浓度，降低粉尘浓度；开发出具有“三自动”功能的石灰石输送系统；清能院开发出具有“三自动”功能的石灰石输送系统；掌握炉内耦合脱硫脱硝燃烧优化运行调整技术；SO2、NOx排放浓度满足新环保标准(GB13223-2011)的要求。锅炉综合一体化提效改造技术：1）高效分离技术：提效①模型优化技术三、改造措施①模型优化技术②中心筒优化技术2）先进返料技术：提效3）深度分级燃烧技术：控制NOx4）优化燃烧调整技术：控制NOx4）优化燃烧调整技术：控制NOx5）先进石灰石输送系统①多级变径技术；②多点喷射混合技术；③自动控制技术3.1高效分离技术DownwardInclinedInletDuctEccentricVortexFinderArrangementAdvancedVortexFinderShapeSecondPassInletDuctHighPerformanceRefractoryforInletAreaFinderShapeRefractoryforInletArea3.2先进返料技术作用：返料密封密封影响：锅炉稳定运行锅炉分离器效率锅炉脱硫效率锅炉脱硫效率原因：结构参数3.3深度分级燃烧技术3.4先进石灰石输送系统-多级变径关键参数：关键参数：①石灰石粒度；②输送速度③气固比；④管径3.5先进石灰石输送系统-多点喷射混合可靠实现：一分二管路分配技术一分二管路分配技术一分三管路分配技术一分四管路分配技术一分六管路分配技术一分三管路分配技术一分四管路分配技术一分六管路分配技术烟气加速，中心四、改造实施4.1分离器提效改造筒换型。解决烟气短路问题，飞灰中位径由55um回归至22um，增加循环灰量，降低清能院增加循环灰量，降低床温，提升脱硫剂利用率。分离器提效改造图锅炉设计存在二次风口入炉角度、高度、速度不合理，通过改造实现二次风口4.2分级燃烧改造理，通过改造实现二次风口的优化布置，合理地实现分级送风燃烧，强化二次风穿透与扩散，改善氧量在炉内的均匀性；延长底部还原区清能院的均匀性；延长底部还原区空间，强化上部氧化氛围，抑制NOx的形成。优化二次风口布置炉内增加2片160m2屏式水冷受热面4.3受热面改造1）两级给料：给料泵、收料泵，解决输送气源反串；2）多级变径：各输送管路压力相等4.4石灰石输送系统改造2）多级变径：各输送管路压力相等，解决输送管路堵塞；3）多点给料：每台锅炉改造为双套系统，炉膛前后给料，解决给料不均匀性；4）自动控制：以脱硫排放设定值清能院4）自动控制：以脱硫排放设定值为导向，实现石灰石的自动添加。石灰石输送系统图优化床温炉膛温度均匀控制一次风量减少密相区内的氧量4.5运行优化调整控制氧量2%~2.5%之间控制床压提高床压1~2KPa运行提高二次风压增强穿透能力优化调整回料阀配风松动风门开度小、返料风门开度大优化二次风门的调整实现分级燃烧、降低NOX排放清能院优化二次风门的调整实现分级燃烧、降低NOX排放控制入炉煤的粒度1mm以下比例＜20%差异化调整给煤量改变氧量在炉内的均匀性飞灰粒径大幅降低五、改造效果5.1亿利电厂改造效果以#2炉改造为例，每次改造后在锅炉启动运行一周后同一负荷条件下对除尘器飞灰进行取样，颗粒分布数据如下：项目改造前第一次改造后第二次改造后中位直径D5055.9533.3322.23中位直径D5055.9533.3322.23平均径108.348.0934.27峰值105.960.5231.50#2炉分离器提效改造前、后飞灰粒度分布经过改造后，锅炉在182MW负荷时。锅炉运行床温从950℃降低到920℃以下。锅炉飞灰中位径从55.95μm降低到22μm左右。分离器改造前后飞灰CaO含量下降约5%，石灰石利用率提高。分离器改造前后飞灰CaO含量下降约5%，石灰石利用率提高。锅炉一次风量从24万Nm3/h降低到20Nm3/h以下，回料阀返料稳定性明显改善。四台机组改造后飞灰粒径数据如下表所示：μm项目平均径D50D90峰值#1锅炉39.6320.9386.3026.14#2锅炉34.2722.2380.7631.50#3锅炉30.7322.0171.1331.50#4锅炉29.0420.3570.3634.58改造前180MW工况运行画面改造后180MW工况运行画面参数#1炉#2炉#3炉#4炉改前改后改前改后改前改后改前改后负荷/MW160160160160160160160160给煤量/th-110799100941059710396一次风室压力4台炉数据对比一次风室压力/Pa12.713.912.813.612.613.513.213.9中部压差/Pa108515618191057938112711081351上部压差/Pa486668513695533682621835一次流化总风量/km3h-1203185220195208190198186二次总风量/km3h-1251205224216236214271220总风量/km3h-1481440494459489455492437总风量/km3h-1481440494459489455492437下部床温/℃927885944895938894932889中部床温/℃874838921888891868914867分离器入口温度/℃810799874868827806861805飞灰含碳量/%3.12.13.52.63.22.73.32.4机组负荷200MW运行画面清能院脱硫系统运行画面出口烟气SO2、NOx排放浓度＜200mg/m3（小时均值，折合6％O2）清能院24小时运行曲线自2014年2月以来，针对CFB锅炉炉内一体化耦合脱硫脱硝技术的研究与应用，公司先后在7家发电单位16台机组实施，实现了污染物小于“双200”达标排放的目标。4.2其他电厂应用情况施，实现了污染物小于“双200”达标排放的目标。序号单位/台数SO2排放浓度NOx排放浓度新标准≤200mg/m3新标准≤200mg/m31萨拉齐电厂(2×300MW)达标达标2郭家湾电厂(2×300MW)达标达标3亿利电厂(4×200MW)达标达标4上湾电厂(2×150MW)达标达标5店塔电厂(2×135MW)达标达标6保德电厂(2×135MW)达标达标7大柳塔电厂(2×12MW)达标达标技术优势明显可以同时实现“双200”的目标，避免增加炉外的脱硫脱硝设备，系统简单，优势明显。五、结论及建议经济效益显著全公司节省初投资约5.33亿元，节省运行成本约1.4亿元/年，经济效益明显。系统简单，机组整体可靠性提升运行中降低了一次风量和总风量，减轻了锅炉的磨损、局部受热面运行超温等问题；避免氨逃逸造成对后续设备的沾污、积灰以及腐蚀，提高了系统的整体可靠性。机组经济性提升锅炉总风量降低，排烟热损失下降；减温水用量大幅降低，机组的经济性得到了提升。更适宜于燃烧低热值煤采用炉内一体化耦合脱硫脱硝技术，燃用低热值燃料能够发挥CFB机组最佳性能，实现资源综合利用以及用低热值燃料能够发挥CFB机组最佳性能，实现资源综合利用以及效益的最大化。有益于除尘器排放浓度的降低锅炉分离器效率的提高，可以降低除尘器入口粉尘浓度，有益于除尘器出口粉尘浓度的降低。促进社会整体减排通过炉内低氮燃烧，实现了NO达标排放，间促进社会整体减排通过炉内低氮燃烧，实现了NOX达标排放，间接抑制了生产尿素、氨水产生的污染物，为社会减排做出了贡献；避免氨逃逸造成对大气的危害。