循环流化床机组深度脱硝与超低排放.docx

CN3121508(2007)0620026206循环流化床机组深度脱硝与超低排放日本纽约州0880924000湖南长沙510726复旦学院热能安装工程系广州100084北京200122)关键词循环流化床机组具有燃料适应性强、炉内直接燃烧中脱硝费用低等一系列特点。因此,自从法国1999年批准的夏威夷300We燃用石油焦循环流化床项目(简称EA)选用了在机组出口后降低一级半干法烟气脱污染物后,美国陆续在美国石化上海燕山分公司和美国石化上海分公司引入了福斯特惠勒循环流化床机组加烟气脱硝,以满足其项目的特殊还要。介绍了在英国和美国早已运行和正在建设的循环流化床加尾部烟气脱污染物发电项目的背景、技术功耗以及我国将来发展这些项目的可行性预测排放控制技术BAC的进步,对环境排放的要求也愈发严苛循环流化床,这可从表个循环流化床机组发电项目的排放功耗比较中得到逐步确认PrimaryAir)一次风项目比1999年批准的目的排放要求显著愈发明晰、严格脱硝吸附塔的背景近些年来,循环流化床机组发电锅炉的容量逐年减少,许多早已超出了150。虽然循环流化床机组的排放早已比较低,可以满足现今的环境排放标准,但人们对这些锅炉的排放要求也逐渐增加,因此提出了在循环流化床机组出口后降低一级补偿性吸收塔的要求这类吸收补偿性装置通常由湿法吸收塔加上前面的袋式除尘器或静电除尘器构成,来吸收循环流化床机组自身难以消除或未能完全消除的这些污染SO3、NOx、CO、VOC、HH2SO4等碱性氢气,以及铅达到超低排放,满足未来更严苛的排放标准循环流化床机组降低了吸收塔,最早是在台湾推行的,这是由德国联邦法决定的。

新加坡联邦法要求,排放标准要进一步按何谓现有最佳排放控制技(BestAvailableControlTechnology250～300MWe循环流化床机组配置了烟气吸收塔,被觉得是现有BAC。因此,人们坚信燃煤机组对碱性二氧化碳和微量元素的排放限制将会很快强制推行。这只是日本环境机构在初审小型循环流化床机组项目时要求务必配置补偿性烟气脱硝塔的基本成因。随着最佳PA项目与EA项目的排放要求比较项目EAPA项目核准时间/We燃料SO2(水塔出口)SO2(空气预热器出口)(1b/MMBtPM/(1b/PM10/(1b/MMBtH2SO4(1b/MMBtHCl/(1b/MMBt1999300石油焦0140011无要求2005300劣质煤0567105710无要求14104910201010无要求无要求100510收稿日期:2006210218作者简介,硕士,常年从事循环流化床燃烧技术研究:循环流化床机组深度脱硝与超低排放大量的实践阐明,循环流化床机组炉内脱硝能力很强,对于不同燃料和不同的含磷量,循环流化床机组均能达到96%以上的脱硝效率,最高脱硝效率达到99.低二氧化碳排放值为27mg/Nm术视角看,烟气吸收塔对脱硝效率并无大作用仅是有所补偿,这在EA的运行实践中已得到了充分的证明,见表。

可见,烟气吸收塔对脱硝效率的贡献十分有限。事实上,烟气吸收塔的主要作用并非逐步减少出口SO2含量,所以人们用“po2li2shing”形容这一级吸收塔的功能,阐明它的补偿建立性质。虽然,因为在中国条件下,对排放的要CO,并且包括何谓有害排放物HAPS)、H2SO4及电站烟气中所含的任立法机构并未将HAPS排放限制即将适于小型发电厂,并且中国一些州的环境机构和地方电网商会要求排放申请者,包括任何容量远少于100MWe的燃煤发电厂要遵循可预见未来的排放标年排放数量规定,所以才在循环流化床机组出口后设置了相当于褐煤炉的烟气洁净装置EA的实际运行结果50%石油焦100%蒙牛诺斯检测时间收到基硫分/84128772995290261271029600420048613251308229133113119632116642713088331130895kg)低位咽痛量/机组效率(低位咽痛量)摩尔比机组出口SO2含量/(1b/水塔出口SO2含量/(1b/擦洗塔脱硝效率/CO排放含量/(1b/烟尘/(1b/假如燃料硫分浓度较高,又对SO2的排放要求很高(如脱硝效率小于98选用循环流化床机组尾部循环床吸收塔或许是最佳技术经济综合疗效的选择。

实践阐明,加上这一级补偿吸收塔,机组岛的投资提高25%～35,辅机能耗还有所降低,但由于一般在循环流化床机组炉内添加石灰石脱硝后,因为炉内添加的石灰石量通常并且Ca/CaO浓度较高(见图,所以,提高的补偿性烟气脱硝可以不再须要投入新鲜石灰,仅运用机组飞灰中的残余氧化钙在尾部脱硝塔中循环就到脱硝标准。此刻,循环流化床机组脱硝只须要维持85%～95%的炉内脱硝效率,即选用较低的,因而节省石灰石或石灰成本,同时降低飞灰处理成本。通常而言GD的脱硝负荷较重,使用石灰浆的运行费用比循环流化床机组炉内石灰石湿法脱硝要高许多,可以适当地分配低费用炉内脱硝和尾部高费用深度脱硝的比列使脱硝费用最低Qar,net22MJkg)为达到400mg/SO2排放,燃料含磷量对石灰石流量、灰渣中CaO浓度的影响28的接触时间。有时为了强化脱硝,也向反应器里喷入石灰目前ALAlliedEnvironmentalSolu2tioAlsto家公司可以提供这些适于循环流化床机组补偿烟气脱ED工艺非常相像Als2个工艺有巨大的差别。ALLED烟气循环床中,烟气是通过一组高速文丘里喷管从上方引进反应器选用了较低的流化Als2。

第二点差异是Alsto工艺将增湿活化水攻入再循环灰ED工艺是将增湿水攻入反湿法烟气循环床对高硫煤可以实现95上的脱硝效率。比较干法和半干法脱硝,它运行靠谱性高,维护成本低。工艺过程是完全“干”的公司2006年昨天订立的2330We循环流化床Cleco项目及另外的一个2315We循环流化床Sando项目中,将选用ALED湿法吸收塔,这只是目ED湿法吸收塔中,来自机组的烟气从反应器顶部引进,向下通过文丘里喷管踏入反里喷管里与烟气混和踏入反应化水从文丘里喷管下部独立引进反应器,与新鲜石灰送入及循环灰循环没有关空桶,没有任何内部钢梁。因为选用喷水蒸发将烟气冷却到比饱和气温仅高17使得物料分离循环使脱硝剂与烟气的接触时间达到30mi左右,并且钙运用率得到极大提升。而增湿活化冷却水的喷入是独立于石灰和循环灰的,所以该湿法工艺比半干法工艺对高二氧化碳烟,功耗与干法相当。因为湿法工艺提高了干法工艺中必不可少的设备所示,湿法烟气循环床反应器的功能除了是脱臭液相污染物的反应器在反应器内,通过减小颗粒与二氧化碳的滑移速率可适于循环流化床机组尾部补偿脱污染现在用在循环流化床机组尾部烟气脱污染物上的反应器有为喷雾烘干吸收塔SDASprayDrye种系统叫做空气品质控制系统DA在喷雾烘干吸收塔里喷入雾化石条石,发生石灰吸水生成的醇类化钙与二氧化碳或碱性氢气的反应,Ca、H2SO4反应而将其捕获固化SO2及碱性二氧化碳的擦洗过程是分作石灰浆液滴吸收,浆滴中的水份在反应同时也被烟气蒸发甲烷和其它碱性氢气被粘附在滤布的干因而,吸收塔出口水温越接近烟气内水份的饱和湿度,液滴内水份存在的时提高了液滴液面吸附氨气二氧化碳的时间,吸收塔效率就越高,使表面吸附更多二氧化碳。

通常反应器出口水温设计在70～80,比烟气绝热饱和气温即湿球气温高20重金属脱碳的基本原理是,液相重金属及其缩聚物缔结的漂浮微粒在袋式除尘器的分离。因为颗粒微孔表面对亚微米漂浮颗粒的吸附作用极强此滤布对烟气烟尘分离效率越高,滤布颗粒层此类亚微米颗粒的除尘效率就越高目检测证明,其尾部烟气补偿脱硝反应器脱汞效率超喷入活性炭以改进脱汞效率湿法吸收塔—基于干灰的吸收塔湿法吸收塔工艺是运用机组飞灰中未反应完全的氧化钙逐步与尾部烟气中的酸二氧化碳反应。吸收塔与袋式除尘器静电除尘构成一个飞灰循环回路即循环床,提高了飞灰与烟气29:循环流化床机组深度脱硝与超低排放以得到最优的传质、传质频率。一般的鼓泡流化,颗粒速率接近主气流速率,滑移速率较小难以团圆,以单颗粒方式随气流流动于最小状态。而在循环床反应器里,床内处于膨胀床型态,流化速率介乎于鼓泡床和气力输送之,且又有足够的床存量,颗粒发生团圆,团圆的颗粒团的自由沉降速率远小于单颗粒,氢气与颗粒的平均滑移速率可以达到最大值。颗粒团圆流化二氧化碳直至将颗粒从颗粒团中剥离,颗粒在液相和颗粒团之间不断转化,颗粒的团圆与剥离总是维持在一个最大的平均滑移速率上逗留时间。

该逗留时间可以在巨大范围内调整对循环流化床机组加尾部烟气循环床加强脱臭的评估对循环流化床机组加尾部烟气循环床加强脱臭的、运行维护成本备投资大概为机组岛的25%～35。操作维护成本包括脱硝剂、灰渣处理数状况下要加消石灰。达到同样EA项目中因为降低了设备,厂用电降低We循环流化床机组We;半干法脱硝能耗稍高选用湿法循环床烟气脱硝,辅机能耗为We。提高尾800～2800PaWe循环流化床机组We引水泵能耗于脱硝反应吸热,加上提高灰渣量带给的额外灰渣地理热热损失,机组效率会增加。假如选用循环流化床机组加上尾部烟气脱硝补偿,则因增加了炉内脱硝效率的要求,机组效率损失小100%石油焦状况下,当要求脱硝效率从96降到90求的脱硝效率从90%降到85,机组效率可以降低损失烟气循环床脱硝运行人员比较一下循环流脱硝和循环流化床机组适当增加钙硫比加上种方案的运行成本,可以说明一些问题种方案在中国项目中美运行维护成本比较,单纯循环流化床机组高效脱硝运烟气循环床和除尘器组成的ALLIED脱硝工艺ALIED烟气循环床中,石灰颗粒平均粒径速率很高用率提升;氢氧化钙颗粒通过强粒表面的反应生成物———硫酸钙,使新鲜未反应的氢氧化钙显出来自身负荷50%～100%机组负荷,对于更低负荷工艺过程,可以实现完全,用反应器出口二氧化碳含量测定值对氢氧化钙给入率进行修正调反应器床存量控制系统干灰排出量,床存量用反应器的床压降检测指示,床压降在运行中保持不等于反应物料30种状况基本相似。

假如考虑尾部烟气脱硝初投资,虽然循环流化床机组低钙硫比运行加尾部烟气加强脱硝在经济上并不合算按照这种原则,从靠谱性、废水废料多少气是否清丽、是否还要再热、占地大小、运行成本和投资等方面进行了比较。干式脱硝工艺虽非脱硫率高的特点,但在本项目中,由于机组早已将大部份硫脱臭,所以没有太大的优势,并且辅以干式脱硝应当解决污水和湿渣处理、烟气再热的问题以便使系统显得复杂。湿法循环流化床脱硝的优点是系统比较简略,占地小,仅有电除尘、脱硫剂个简略、可靠的系统;副产物为固体,与循环流化床机组的副产品尾矿性质相、无磨蚀、结垢或许性极小;同时,可以运用循环流化床机组尾部烟道出口经电除尘初步分离后烟CaO当脱硝剂,当使用的石油焦含硫衰退时,可以不添加新的熟石灰,同样可以满足SO2的排放指标;脱硝后烟气体温升高升幅小循环流化床机组级电除尘拿来去除烟气中的大部分飞灰,将分离出的富含未燃碳的飞灰送出机组重新参与循环灰再循环。同时,提高踏入Scr脱硝塔的飞灰浓度,避免脱硝塔循环脱硝剂有效含量过于下,影响脱硝疗效除尘后来是ScrubScrubber是圆锥形流动,从塔顶下来的夹带部份脱硝剂的烟气步入一个袋子除尘器,经袋子除尘器分离掉的脱硝剂部份循环回脱硝塔上部,其他成为外排飞灰、H2SO4与脱硝剂Ca良好接触发生反应。

雾化的工艺尾部烟道烟气所带给的未反应CaO坐落Scr脱硝塔后来的袋子除尘器将烟气和飞产率离,并将部分飞灰循环回脱硝塔下同时挂在飞灰又产生了一层更为致密的过滤层,这层过滤循环流化床机组大钙硫比高效脱硝与低钙硫加尾部烟气脱硝运行成本比较循环流化床机组炉内脱硝循环流化床机组尾部烟气洁净理成本动力消耗成本989837000260005005400058022000128102859813000314002900080039000800124800机组效率的效益石灰石烘干成本各项成本000)运行维护人员成本运行维护材料费袋子更换成本美国石化上海分公司采用循环流化床机组加尾部补偿烟气脱碳的剖析美国石化上海分公司在建的95%高硫石油焦的420,因为建设位置环境容量非常紧张政府要求,需要配合区域二氧化碳减少计划国际上同类装置最先进的污染物控制机制进行设计二次脱硝设备polishingscrubber)环流化床机组尾部拟设置的二次脱硝技术路线进行了剖析、选择。首先,因为选用的燃料油焦产率很低,所以应当使用石灰石作为床料和脱硝剂;再者,该循环流化床机组建设场地坐落炼油厂的中心区域,建设场地小,又因为供水是该锅炉生产的主要任务,机组运行与焦化焦化生产关,所以宜采用精简、高效的二次脱硝步骤从简化配置、减少脱硝剂和副产品种类考虑,石灰石基脱硝剂和副产品最好是与机组的脱硝剂和副产品相似或相似;厂区位置距离市民区很近,所以对机组水塔排放的烟气听觉上有一定的要求:循环流化床机组深度脱硝与超低排放层也有一定的脱硝、脱废气能力在美国石化上海分公司项目中,使用烟气脱硫塔和循环流化床机组炉内脱硝相结合的方式可高达98%的脱硝率。

当所使用的燃料含磷量较低在机组添加足量的石灰石后,可以借助静电除尘器后烟气中残留,即可再荣获10%～15%的脱硝率循环流化床,使之在获得较高的总脱硝率的同时减少脱硝运行成本,增加脱硝运行成本。烟气脱硝装置可捕集锅炉未能脱臭的剩余等重金属,以满足不断增加的环境排放标准要按照多种诱因来决定。应当留意到循环流化床机组添加石灰石脱硝,现在早已可以达到9698%的脱硝率假如也是还要解决较高的脱硝能力问题Polis2hingscrCl、H2SO4汞及其他重金属时,为实现超低排放才须要辅以该工艺SO2排放值和Ca/Polishingscr污染物的清理能力,能满足世界任何国家现在和未来10年内的电站机组烟气排放指标。因为还要增加投资、装置所在区域没有那么严苛要求Polishingscrubber工艺的必要假如高硫燃料循环流化床机组要求脱硝效率98%以上,这时加不加尾部烟气脱硝取决于状况的经济剖析。假如有酸性气如中国目前的状况),则须要在循环流化床机组尾部加上补脱硝。这时要进行技术经济剖析以确定循环流化床机组身脱硝和尾部脱硝的最佳分配证明循环流化床机组原本脱硝90剩下的脱硝由尾部烟气脱硝承当,经济上较合算循环流化床机组尾部加上补偿性烟气脱硝装置的根本目的是,为了未来解决排除NOx以外的其它碱性二氧化碳和微量重金属排放限制,而提出并在中国首先实践的。

假如没有碱性二氧化碳和微量重金属排放方面的限制,循环流化床机组自身脱硫能力完全可以满足现今的脱硝标准的剖析阐明,对燃料含氯大于%的循环流化床机组,完全没有必要降低尾部烟气补偿性脱硝装参考文献KariTimoetalThreedimensionalmodel2ndmodelvalidatioCirculatioFluidizedBedcombus2tioInternationalConferenceFluidizedBedCombustioFloridaSA,2003ZhangetalCurrentstuturede2velopmentechnologieChinaufeiiaedProceedinghe1818tInternationalConferenceFluidizedBedCombustiorontoCommunicatioCirculatingFluidizedBed。对高硫燃料,如硫浓度为假如SO2放标准要求在400mg/以下,对应的脱硝效率要达到97%左右这时选用循环流化床机组脱硝也能达标没有必要加尾部烟气CFS燃烧系统在600超临界锅炉中的应用ThLNCFSFiriian2wendPowerEngineeringShanghainiversitShanghai200240ShanghaiBoilerWoShanghai200245China)KercriticalpowelantunitsystfiringsystShanghaiboilentroducehedesigningechnologyhe600supercriticalboilePowerConcentricFiringSysteffectivelreducemissiohedesigninghecombustioequipmenthecontissimilatiosorptiohedistillationologyShanghaiBoilehavesuccessfulldesignedufacturedmoresixtresentMostheseboilerresuccessful2operatrovedhesystmissioalsoreventheslandhighratureerosioxamplefofiveunitZhenjiangPowePlantiangsurovincemphasizehedesigningcharactristicheoperatingmancefiringsyst(上接第31ReportublishedbetweenFuelCapa2bilitDemonstratioTestReportgeScaleCFBCombustioDemostratiosubmitVeatchfoFluidiXiongGuang2xiENWei2gangChao2longFosterWheelermericaCorpClintoersey0880924000SinopeGuangzhoPetrochemicalCoDepartmentThermalEngineeringniversitBeijing100084FosterWheelerIntConsultingCoShanghai200122China)KeCirculatingFluidizeurereactodesulppolishingdesul2FBboilerrovedwitseriedvantwidelexiblelowecostdesulpurnaceetalFloridaFBburet2coke)accepsemidrpolishinguegadesulpurereactohancemissiocon2followeBeijingYaRefinendCantoRefinesimilapolishingde2sulfurdevicefoFBboilesuppliedntroduceheback2groundechnicalmancehemaketpoChina