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多种排渣炉比较及探讨

作者:admin来源:中国压力容器网 日期:2012-3-26 16:00:30 人气: 标签:

  与固态排渣炉相比,液态排渣炉的燃烧中心区维持1650以上的高温,使处于熔化状态的灰粒在自重的作用下能沿炉膛下部四壁流向炉底的液态排渣池中。由于高的燃烧温度,灰的细度、黏性、表面电荷及灰中微量元素成分等方面与固态排渣炉的飞灰特征有较大的区别;另外,液态排渣炉若采用飞灰再循环,烟气中氧化砷(As2O3)的浓度会更大,造成催化剂的活性降低。因此,在液态排渣炉上实施SCR技术时,对关键工艺的选择要特别重视。

  液态排渣锅炉SCR脱硝技术的工艺及注意事项2.1SCR布置方式的说明国际上绝大部分的燃煤电厂SCR采用反应器高灰段布置。但如果液态排渣炉烟气中As2O3含量较大,则可以考虑采用反应尾部烟气段布置。

  SCR装置的设计原则液态排渣炉由于其自身飞灰的特征,建议SCR设计中的空间速度(SV)取值应比固态排渣炉大。氨逃逸量随着NH3/NO比的增大和催化剂活性的降低而增大,它是影响催化剂设计的重要因素。要达到较高的脱硝率,可选择大的催化剂体积和小的氨逃逸量,或者选择小的催化剂体积和大的氨逃逸量。催化剂体积增大意味着高投资、高压损、高能耗及建造体积大。氨的逃逸量还受到NOx和NH3的分布,以及烟气流速分布等因素的影响。在NOx含量很低的地方,NH3的逃逸就较大。另外,由于燃用煤种的变化及受多种运行参数的影响,NOx进口浓度可能会有一定的波动,因此,建议SCR装置的设计必须留有充足的余量。

  液态排渣炉SCR高灰段布置砷中毒的问题在SCR系统中,催化剂活性降低的主要原因是受冲蚀(高含尘烟气段布置)、积灰和微量元素(如砷)的影响。冲蚀是由于烟气中飞灰分布不均匀造成的,可在设计中采取一些措施,如加装导板或网格等解决。消除积灰可采用定期吹灰解决,吹灰次数如每天1次或每星期2次等。

  砷中毒是采用飞灰再循环的液态排渣炉的一个常见问题。天然煤中含有砷,砷在温度高于1400时会发生氧化,生成气态As2O3。在液态排渣炉中,除尘器后的飞灰被送到炉内回熔,这样,As2O3会蒸发到烟气中,使砷的总浓度升高,比未采取飞灰再循环的液态排渣炉高1015倍,浓度为110mg/m3,会引起一定程度的砷中毒;因此要从设计上改进催化剂成分及结构特性,要求催化剂生产厂家承诺其催化剂与固态排渣炉使用的催化剂具有同样的使用寿命。液态排渣炉SCR高灰段布置,在国外特别在德国(因液态排渣炉较多)有较多的业绩。但如果电厂的飞灰中氧化钙(CaO)含量较高,这样飞灰中游离的CaO可与As2O3反映生成砷酸钙(Ca3(AsO4)2)。如:3CaO+As2O3+O2→Ca3(AsO4)2As2O3与镁(Mg)、钡(Ba)、铁(Fe)等氧化物也能发生类似反应。因此,飞灰对催化剂的微量元素中毒风险具有较大的消除作用,在飞灰中氧化钙含量较高的电厂,液态排渣炉砷中毒的问题可以消除。

  催化剂类型及排列布置方式的选择目前主要用于SCR工程的催化剂有3种类型:蜂窝式、板式及其他形式。其中蜂窝式占60%70%,板式占20%30%,其他如波纹状的催化剂占5%左右。目前世界上SCR蜂窝式催化剂主要供应商有KWH/DKC公司(德国)、Cormetech公司(美国)、Ceram/Frauenthal(奥地利)、Argillon公司(德国前西门子)等公司;板式催化剂主要供应商有德国的Argillon和日本的BHK等;其他类型代表的主要供应商有丹麦的Topsoe公司的波纹状催化剂。在液态排渣炉SCR的催化剂,可以选择板式的或蜂窝式的,因为这两种类型的催化剂在液态排渣炉上都有大量的应用业绩。考虑到液态排渣锅炉灰的特性以及防止堵塞、粘污及金属中毒问题,催化剂的选择应引起高度重视。根据国内环保要求,催化剂的布置可采用2+1+1方式,即初次按照先布置2层催化剂,达到目前环保标准;随着环保要求的提高,随时添加第2层、第3层。

  吹灰器的选型、数量及布置方式SCR工程中主要采用蒸汽吹灰和声波吹灰2种方式。目前,SCR普遍使用的吹灰方式为蒸汽吹灰,且已经被证实是安全、可靠的方式。声波吹灰是一种新近发展起来的技术。它通过发射低频、高能声波,在吹扫过程中产生振动力,清除设备积灰。声波吹灰器具有前期投入小、安装费用低、运行成本低及维护费用低的特点。代表产品有GE公司下属BHA开发的PowerWaveTM声波清灰系统等。国外SCR运行表明,当催化剂表面沉积灰尘量较少时,蒸汽吹灰和声波吹扫的效果是等同的;反之,蒸汽吹灰的效率较高。声波吹灰其主要的作用是防止积灰,对于已经积存在金属表面上的灰,特别是吹灰器前方的较大灰堆没有太大作用。当锅炉长期减负荷运行(此时灰尘积聚在反应器上游)后进入满负荷运行(此时大量灰被携带向反应器方向)时,大量灰尘会突然沉积在催化剂上,用声波吹扫就比较困难。因此对于具体的液态排渣炉,应根据实际灰的特点选择吹灰方式,也可考虑2种方式联合使用。

  SCR改造工程中应注意的问题对于老机组SCR改造时,要特别注意:①反应器;②锅炉管道移动或修改的可行性;③省煤器和反应器旁路的设置(如果承包商认为需要);④SCR必须与锅炉相匹配,达到有效地一体化运行,以取得最佳的脱硝率。

  SCR改造对原锅炉系统的影响及对策3.1SCR改造对原锅炉系统的影响及对策(1)逃逸氨对下游设备的影响。由于氨与NOx的不完全反应(分布不均、NH3过量等),少量的氨与烟气会一道逃出反应器。在空气预热器的温度约为140,在SO3存在的情况下,会产生冷凝过程并伴随生成硫酸铵。冷凝物部分沉积在飞灰上,部分粘附到空气预热器表面。大约80%以上的逃逸氨被传递给飞灰进入电除尘器,而气态的NH3在电器中会被吸附在飞灰上,一般在除尘器后检测不到NH3。因此,必要时需对空预器表面做特殊处理,例如镀搪瓷等。(2)SO2转化成SO3后对烟道设备的影响。在SCR反应中,少量的SO2会转化成了SO3,使反应器下游的SO3明显增加,除了生成硫酸铵以外,在露点温度下FGD热交换系统中会凝结过量的硫酸。因此,在工程的招标及建设中,要求建设方严格控制SO2/SO3转化。(3)可用率的影响。一般情况下,SCR工艺不会影响电厂的可用率,SCR的可用率大于98%.在许多情况下,停运是由于加氨系统故障造成的,因此,不认为SCR装置会对电厂的可用率产生影响。(4)烟气阻力及温度的变化。加装SCR装置后,阻力增加将近1000Pa,因此一般需要增设增压风机或对原有风机进行改造。烟气温度及流量的极小程度的改变,对锅炉效率影响不大(小于1%)。

  脱硝对飞灰综合利用的影响加装SCR脱硝装置以后,会产生极少量的氨逃逸,并使极少量的SO2转化成SO3。有80%的氨逃逸被传递到了飞灰中,但在SCR中氨的逃逸是一般小于310-6,逃逸到飞灰中的氨只有(23)10-6。同样,SO2转化成SO3的量被限制在1%以内,其含量也只有(1020)10-6,都是很微量的。因此,对飞灰综合利用及销售几乎没有影响。SCR工程建设中对生产的影响及评估SCR工程从设计到调试结束一般需要1年左右的时间。对于老机组的SCR改造建议将停机的时间最好安排在锅炉的大修期间,需1个月左右时间。如果SCR反应器置于省煤器与空预器之间没有空间或由于其他原因,那么,SCR反应器不得不拉出,需要重新打桩,工期将会延长23个月。SCR系统的维护(1)对氨的供应系统进行定期的检查与维修;(2)定期进行吹灰,从每周2次到每天1次不等。

  结论(1)SCR作为一种成熟的电厂烟气脱硝技术正得到广泛的应用。反应器一般采用高灰段布置,但当液态排渣炉烟气中氧化砷(As2O3)含量较高而氧化钙(CaO)含量较低时,可以考虑SCR反应器采用尾部烟气段布置。(2)液态排渣炉带飞灰再循环的SCR高灰段布置,催化剂砷中毒问题是一个突出的问题;应充分考虑到液态排渣锅炉灰的特性和防止堵塞、粘污及重金属的中毒问题,正确选择使用催化剂。

  (3)当灰尘量小时,建议采用声波吹灰;灰尘量大时,建议采用蒸汽吹灰;也可根据灰的特点选择吹灰方式。

  (4)对于老机组SCR改造,应注意反应器布置、管道移动或修改的可行性等问题,做到SCR必须与锅炉相匹配,以取得最佳的脱硝率。

  (5)安装SCR装置后会对原锅炉系统产生一定的影响,但只要采取措施和加强管理,就会使这些影响减到最小。

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