循环流化床锅炉低氮改造技术介绍

循环流化床锅炉低氮改造方案
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目录
1.NOx生成机理及影响因素
2.脱硝改造方案
33.杭锅烟气清洁排放技术
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CFB 锅炉NOx 来源——燃烧温度影响
Nox 生成机理及影响因素
¾燃烧最高温度Tmax ＜1500K（1267℃ )，燃料型NOx为主
¾燃烧最高温度Tmax ＞1900K（1627℃ ），燃料型NOx所占比例减少¾燃烧最高温度Tmax ＞2200K（1927℃ ），热力型NOx为主
CFB锅炉炉膛温度在850～950℃，热力型NOx占总排放10%以下，以燃料型NOx为主。

NOx浓度理论计算公式——泽利多维奇公式C NOx ＝K(C N2C O2)1/2exp(-21500/RT T ) g/m 3;
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NOx 生成与燃烧温度关系
——摘自《CFB 锅炉NOx 的生成机理与计算》
CFB锅炉NOx来源——物料粒径影响
Nox生成机理及影响因素
¾细颗粒可加强炉膛传热，使得炉膛内燃
烧热量分配更趋合理，保证炉膛温度场均
匀，避免密相区出现局部超温。

¾物料越细，燃烧速率提高，O2加速消耗，
利于CO生成，炭粒表面还原气氛增强，抑
制NOx生成。

制成
¾细颗粒反应表面积增大，焦炭对NOx还原
能力增强。

¾细颗粒着火提前，相应延长NOx分解还原时间。

物料粒径对NOx生成的影响
——摘自《不同煤种高温燃烧时NOx和SO2生成影响因素的实验》
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Nox生成机理及影响因素
CFB锅炉NOx来源——过量空气系数影响
过量空气系数增加，NOx生成增加
¾贫氧燃烧条件下，燃烧中间产物易向N2
转化，同时未燃尽C与还原气体抑制NOx生
成
¾富氧燃烧条件下，燃烧中间产物易向NOx
转化
转化。

煤过量空气系数与NO浓度关系
——《不同种类煤粉燃烧NOx排放特性试验研究》
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¾减小次风率使密相区为还原性气氛抑制NO 生成密相区流化风速CFB 锅炉NOx 来源——一、二次风率影响
Nox 生成机理及影响因素
减小一次风率，使密相区为还原性气氛，抑制NOx生成；密相区流化风速减小，气体及煤颗粒停留时间增加，抑制NOx生成．
提高二次风率，增强二次风穿透能力，加强稀相区的气固混合降低飞¾提高二次风率，增强二次风穿透能力，加强稀相区的气固混合, 降低飞灰含碳量。

一次风率降低到40%左右，二次风率增加到60%左右。

次风率降低到40%左右，二次风率增加到60%左右。

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NOx 排放随二次风比例的变化
NOx NOx排放随锅炉高度的分布排放随锅炉高度的分布
Nox生成机理及影响因素
CFB锅炉NOx来源——燃料影响
阶段1：挥发分析出阶段，燃料型NOx生成占比60%～80%
阶段2：焦炭生成阶段，燃料型NOx生成占比40%～20%
¾煤粉挥发分越高，NOx生成越多
¾煤粉含氮量越高，NOx生成越多
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脱硝改造方案
循环流化床低氮改造方案
方案一：低氮燃烧+SNCR+烟气再循环
¾低氮燃烧改造后NOx排放浓度≤ 100mg/Nm3
¾SNCR后NOx排放浓度≤ 50mg/Nm3
¾烟气再循环保证低负荷情况下NOx排放浓度≤ 50mg/Nm3方案二：SNCR+SCR方案
¾SNCR+SCR后NOx排放浓度≤ 50mg/Nm3运行优化
1.控制炉膛出口O2含量
2.3~3%。

2保证物料颗粒度和均匀性
2.保证物料颗粒度和均匀性。

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脱硝改造方案
低氮燃烧改造方案
通过低氮燃烧改造，NOx排放浓度≤100mg/Nm3
¾改造内容一：烟气再循环（低负荷时）
¾改造内容二：提高二次风比例，优化二次风喷口
¾改造内容三：减少一次风比例、减少布风板面积、优化风帽结构
¾改造内容四：优化锅炉分离器，提高分离效率
¾改造内容五：优化锅炉回料装置
¾改造内容六：炉膛内增加受热面（水冷屏/过热屏）
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改造内容一：烟气再循环脱硝改造方案
改造内容：烟气再循环
改造目的
低负荷工况下•低负荷工况下，减弱密相区氧化氛围，利于降低NOx 排放
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改造内容二提高二次风比例优化二次风喷口脱硝改造方案
改造内容二：提高二次风比例，优化二次风喷口
改造目的
•二次风变单层，
提高二次风口位置提高二次风口位置，加大下部密相区还原性气氛空间，减少N 生成少Nox生成；
•增加单个喷口动能，有利于二次风扰动，降低飞灰含碳量
降低飞灰含碳量。

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改造前改造后
改造内容三减少次风比例减少脱硝改造方案
改造内容三：减少一次风比例、减少布风板面积、优化风帽结构
改造目的
减少次风量•减少一次风量，使密相区形成还原性气氛，减少NOx生成；
•减少布风板床面面积，减少最小流化风量，降低低负荷时Nox生成；•降低床压及一次降低床压及次风压头，减少一次风机厂用电率。

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改造前
改造后
脱硝改造方案
改造内容四：优化锅炉分离器，提高分离效率
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脱硝改造方案
改造内容五：优化锅炉回料装置
名称改造前改造后
回料管直径Φ800Φ500
ΦΦ
充气管4层取消
上升段高度 1.6m0.8m
16m08m
•减少回料管内细粒子
物料反窜，提高分离
改造目的效率
•采用低流阻阀体及风
帽，减少厂用电率
改造前改造后
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脱硝改造方案
改造内容六：炉膛内增加受热面
改造目的
•降低床温及炉膛
内温度水平，减
生成
NOx生成
少NOx
NO
•增加锅炉带负荷
能力
改造前改造后
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CFB 锅炉降NOx 措施————SNCR SNCR 技术
脱硝改造方案
¾采用20%氨水作为还原剂
¾炉膛出口位置(烟温约880 ℃)设置氨水喷口脱硝效率
¾脱硝效率50%～60%16
SNCR 系统图
CFB 锅炉SNCR 性能影响因素
脱硝改造方案
¾温度：温度窗口选择是SNCR还原NO效率高低关键¾时间：足够停留时间才能保证烟气中NOx还原率¾还原剂和烟气充分混合是保证充分反应一个技术关键
氮氧化氮氧物残留浓化物还原率
度/ppm
温度(F)
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NOx 残留浓度与反应温度的关系曲线温度（℃）
停留时间对SNCR 脱硝率的影响
CFB 锅炉氨逃逸
脱硝改造方案
¾烟气温度低影响氨与NOx 反应¾喷入还原剂过量或还原剂分布不均匀
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不同脱除率下氨逃逸率
脱硝改造方案
分离器速度轨迹图分离器内NH3的体积浓度
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脱硝改造方案
SNCR特点
1.不需要催化剂，与SCR相比，投资及运行成本大幅降低。

2.SO2/SO3转化率小，造成尾部空预器硫酸氢铵腐蚀小。

3. 循环流化床锅炉中还原剂与烟气混合更好，反应时间更长，故
循环流化床锅炉中还原剂与烟气混合更好反应时间更长故SNCR脱硝效率较高，最高可达70%。

4. SNCR最佳反应温度范围850~1250℃。

5.5. 没有烟气压力损失，不需考虑更改引风机，不会增加厂用电。

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脱硝改造方案
SNCR+SCR改造方案
改造内容
1. 利用已有SNCR脱硝系统设备，仅在锅炉每只旋风分离器出口各
增设1支氨水喷枪，在压缩空气的作用下，将氨水雾化后直接喷入高支氨水喷枪在压缩空气的作用下将氨水雾化后直接喷入高
温烟气中。

2. 对原省煤器进行改造，并将下段省煤器和空预器整体下移4米左右，2对原省煤器进行改造并将下段省煤器和空预器整体下移米左右
预留出催化剂空间，同时对冷热风道、出口烟道、给水管道、平台
钢架及其它相关部件进行改造。

3. 催化剂尺寸约8000x4000x1500mm，催化剂上方布置2只声波吹
灰器。

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流化床锅炉SCR 面临问题
脱硝改造方案
1.高CaO 。

由于循环流化床锅炉采用炉内脱硫，石灰石产生的CaO 会对催化剂产生毒化作用烟气中的生毒化作用，烟气中的
CaO 与SO3生成CaSO4，附着在催化剂表面，引起催化剂失效。

2. 高灰分。

循环流化床锅炉通常燃用劣质煤，灰含量较高，催化剂易堵塞，从而降低脱硝效率和影响锅炉运行稳定性。

另外，高灰分会加重催化剂磨损降低催化剂使用寿命会加重催化剂磨损，降低催化剂使用寿命。

3. SCR 反应器布置困难，需要对锅炉尾部受热面及附属设备进行大范围改造。

4.
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4. 催化剂作用下易生成硫酸氢铵，引起空预器堵塞，造成压力损失增大，最终导致不必要的停炉和经济损失。

脱硝技术
杭锅烟气清洁排放技术
HRSG 脱硝9台（9F级） 2006年，杭锅引进奥地利
ENVIRGY/STRABAG公司的脱硝技术杭锅脱硝级
煤气炉
台
煤粉炉流
化床硝技术。

技术
脱硝5台脱硝10台
垃圾炉其他
脱硝30台
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脱硝技术特点——静态混合技术
杭锅烟气清洁排放技术
c [kg/m³]
Δc rel [%]
喷氨AIG 格栅
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AIG 喷氨试验
AIG 喷氨流场模拟
脱硫：炉内脱硫+炉后半干法或湿法脱硫杭锅烟气清洁排放技术
除尘：湿式电除尘器
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炉内脱硫影响因素
杭锅烟气清洁排放技术
炉内脱硫计算可以按下列公式近似计算石灰石活床温
分离器循η=1-exp(-mR).R:Ca/S.
综合影响参数
性及粒度
环倍率
m:综合影响参数m
炉内脱硫优化方向以强化炉内脱硫化学反应为主具体措施如下¾减小石灰石粒度
炉内脱硫优化方向以强化炉内脱硫化学反应为主，具体措施如下：¾提高石灰石活性
¾优化石灰石喷入位置
¾优化旋风分离器及回料装置结构，提高分离效率，增加返料细颗粒比例
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炉后脱硫改造方案：
杭锅烟气清洁排放技术
半干法脱硫改造措施：¾改善脱硫剂粒径，增加消化器
¾改进喷枪位置及结构，优化反应器内流场¾考虑增加湿法脱硫
湿法脱硫改造措施：¾改善脱硫剂粒径
增加喷淋层增加反应时间¾增加喷淋层，增加反应时间¾增加格栅，优化反应器内流场增加流体喷枪改善浆液雾化效果
脱硫消化器内部结构
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¾增加双流体喷枪，改善浆液雾化效果
炉后除尘改造方案：
杭锅烟气清洁排放技术
改造方案：
利用现有除尘器增设湿式电除尘器确保清洁排放利用现有除尘器，增设湿式电除尘器，确保清洁排放
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湿式静电除尘器
结束语
杭锅秉承为用户创造价值、为
社会节约资源、为人类改善环
境的宗旨，坚持走绿色发展之
路。

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