满足新环保要求的CFB锅炉分级燃烧及SNCR联合脱硝研究

yanxying · 发表于 2013-2-26 11:25:00

满足新环保要求的CFB锅炉分级燃烧及SNCR联合脱硝研究
高洪培王海涛刘彬韩应王鹏利张继瑞李力刘海峰孙献斌肖平
(中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司，北京,100098)
Experimental study of staged-air combustion and SNCR denitration
technology with burning coal on CFB Boilers under current environmental
standards
Gao Hongpei, Wang Haitao, Liu Bin, Han Ying, Wang Pengli，Zhang Jirui, Li Li,Liu
Haifeng ,SunXian-bin，Xiao Ping
(Huaneng Clean Energy Research Institute，Beijing 100098)
Abstract ： This paper describes the
summarization of literatures about the
mechanism of NOx formation and destruction
with laboratory studies. By means of the
experimental study, the main aim is to develop a
new denitration technology with burning coal
under current environmental standards. Under
the experimental study conditions, with the
staged-air combustion and SNCR denitration
technology, the NOx emission could meet the
new environmental standards, which is lower
than 100mg/m3.
Key words: circulating fluidized bed boiler;
denitration; SNCR
摘要: 在研究循环流化床燃烧条件下NO 生成及
分解机理的基础上，通过试验研究，开发了适合CFB
锅炉机组的分级燃烧和SNCR 联合脱硝技术，可控
制NOx 排放在100mg/m3 以下。
关键词: 循环流化床锅炉；分级燃烧；SNCR；NOX排放控制
中国煤炭产量居世界首位，2010 年全
国生产原煤已超过18.7 亿吨。煤炭在中国
能源消费结构中占2/3 左右。将煤炭转化为
电力是煤炭利用的最有效途径，煤炭消费的
70％左右用于发电。循环流化床(CFB) 锅炉
技术是较为成熟的清洁燃烧方式之一，具有
燃料适应性广、负荷调节性能好、灰渣易于
综合利用等优点，在实现高效燃烧发电同时
可有效控制污染物（SO2、NOx）排放。常规
燃料CFB 燃烧SO2 、NOx 排放可控制在
100mg/m3~300mg/m3。随着经济发展，中
国环保标准日益严格。2011 年，最新《火
电厂大气污染排放标准》将火电厂SO2、
NOx 排放限值降低为100mg/m3，这对CFB
锅炉技术的发展提出了新的挑战。
采用SCR 技术进行脱硝改造初投资
大、运行成本高昂，且部分在役机组改造
空间受限。考虑到CFB 锅炉作为一种低
NOx 技术，采用优化分级送风方式控制其
NOx 排放，并结合SNCR 脱硝工艺，通过
设计试验系统、进行各种工艺条件的试
验，找到SNCR 系统运行的最佳给入位置、
最佳温度范围、最佳氨氮比、最佳混合方
式等关键技术参数，开发出适合CFB 锅炉
机组的高效、低成本的分级燃烧和SNCR
联合脱硝技术。
1. CFB燃烧条件下NO生成和分解及
分级燃烧运行优化控制NOX
煤的热解过程中，燃料N 存在于焦碳
N 和挥发份N 中。挥发份N 混合物主要有
焦油、NH3 和HCN，在燃烧过程中，焦碳
N 氧化生成NO、N2O 同时这些生成物又部
分地被还原成为N2 以及生成少量NH3 和
HCN；燃烧过程中挥发份N 被氧化成NO、
N2O，这些生成物部分参与NO、N2O 的还
原反应，同时与CO、H2 等气相发生均相
化学反应以及在炉内物料中焦碳、沙、石
灰石、灰分等颗粒的催化作用下发生复杂
的异相反应。
图1 概括了在CFB 条件燃料N 的转换
途径。
图1 CFB 燃烧条件下燃料N 主要转化途径示意图
NO在焦碳表面发生还原反应是NO排放
控制技术的研究方向。NO在焦碳表面发生
还原反应的产物是N2、CO和CO2发生反应