《循环流化床锅炉氮氧化物超低排放技术研究与工程应用》

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研究目的:

循环流化床(CFB)锅炉具有燃烧效率高、燃料适应性好、NOx排放低等优点,经几十年的发展在国内燃煤锅炉领域占有较高份额,中国在运行的100MW级以上CFB锅炉有300余台。相比其他燃煤锅炉,CFB锅炉NOx排放浓度较低(约为150~300 mg/Nm<'3>),较容易满足早期的排放标准(如200mg/Nm<'3>),但随着环保政策的日益严格,特别是14年颁布的《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014—2020年)》要求NOx排放浓度须低于50mg/Nm<'3>,研究高效低耗的CFB锅炉烟气脱硝技术迫在眉睫。

由于CFB锅炉的先天特点与优势,CFB机组多采用SNCR脱硝技术,但该技术普遍存在脱硝效率低、还原剂耗量大、氨逃逸高、喷枪寿命短等掣肘。

借助于北京市科委首都蓝天行动专项,华能清能院分别对CFB锅炉燃烧中与燃烧后降低烟气NOx浓度的技术手段展开了系统研究,包括对SNCR脱硝技术的核心设备、布置与运行优化等关键技术进行试验与数值研究,并在京津冀地区进行CFB机组NOx超低排放技术的工程示范,实现脱硝效率与氨逃逸控制的突破,旨在以更低的成本实现超低排放,还首都蓝天白云。

主要技术创新点包括:

(1)成功将NOx超低排放技术应用于300MW等级CFB锅炉,建立了CFB锅炉分级燃烧优化调整与SNCR装置联合脱硝示范工程,实现超低排放。

(2)实现了CFB锅炉分级燃烧控制NOx原始排放的技术手段。

(3)开发了适用于CFB锅炉水平烟道复杂恶劣工作环境的新型SNCR气力式喷枪。

(4)开发了CFB锅炉SNCR脱硝系统的设计、排放预测与优化方法,为工程改造提供优化设计方案。

成果产生的价值:

示范工程业绩表明,单台300MW CFB锅炉采用NOx超低排放技术后,NOx减排量超过1900吨/年,增加脱硝补贴电价收益超过1500万元/年,减少NOx排放收费60多万元/年,经济效益明显。

该技术研发成功后,依托于北京市科委后补助项目,先后在京津冀地区秦皇岛热电厂与唐山开滦电厂等CFB机组上展开了推广应用,并在钢铁、煤炭、冶金、化工、水泥等领域寻求推广,预计年减排NOx超2万吨;同时,在全国范围内如沈阳金山电厂、福建三明永安发电厂、宁夏国华宁东电厂等展开了推广,产生了良好的经济与环保效益。

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