怎么提高企業(yè)脫硝效率？——訪美國(guó)阿米那公司董事總經(jīng)理威廉·拉塔
SCR(選擇性催化還原)和SNCR(選擇性非催化還原)技術(shù)，是目前在國(guó)際上普遍采用的兩種脫硝技術(shù)。實(shí)際應(yīng)用中，二者各有利弊。在近日中美能源企業(yè)合作協(xié)議簽署期間，記者就脫硝技術(shù)的應(yīng)用采訪了美國(guó)阿米那公司董事總經(jīng)理威廉·拉塔。
首要考慮爐內(nèi)燃燒優(yōu)化技術(shù)
“要脫硝，首要考慮爐內(nèi)燃燒優(yōu)化技術(shù)。目前，很多鍋爐尤其是一些中小企業(yè)使用的鍋爐燃燒效率不穩(wěn)定，排放物濃度過(guò)高。”威廉說(shuō)，“通過(guò)爐內(nèi)改造，不僅可以幫其脫硝，還可以幫其提高燃燒效率，節(jié)省運(yùn)營(yíng)成本。對(duì)這類企業(yè)來(lái)說(shuō)，脫硝不僅不花錢，反而能省錢。”
威廉介紹了阿米那在國(guó)內(nèi)第一個(gè)成功改造的案例，即宜興協(xié)聯(lián)熱電有限公司的鍋爐改造。據(jù)介紹，這家企業(yè)的爐型為四角切圓鍋爐，設(shè)計(jì)煤種為煙煤，單機(jī)容量為135兆瓦，總?cè)萘繛?70兆瓦，改造前的氮氧化物排放量為520毫克/立方米。
為了達(dá)到最佳改造效果，阿米那首先對(duì)機(jī)組近期的運(yùn)行情況進(jìn)行綜合評(píng)估，然后使用公司具有專利權(quán)的CFD(流體動(dòng)力計(jì)算)分析工具進(jìn)行改造優(yōu)化前后的工況模擬比較。計(jì)算得出的數(shù)據(jù)可用于評(píng)估各種鍋爐改造方案產(chǎn)生的影響，通常情況下進(jìn)入爐膛內(nèi)的燃料和空氣的總量和位置會(huì)有變化。
經(jīng)過(guò)分析計(jì)算，阿米那對(duì)其進(jìn)行了鍋爐改造，采取的脫硝方式是爐內(nèi)分級(jí)燃燒。鍋爐改造包括主風(fēng)箱改造、增加分離式燃盡風(fēng)(SOFA)改造、新增風(fēng)道及支吊、新增OFA風(fēng)水冷壁開孔及所需彎管和密封、新增空氣測(cè)量系統(tǒng)、控制系統(tǒng)改造等措施。
"經(jīng)過(guò)鍋爐改造后，這家公司的氮氧化物排放量降低了50％，達(dá)到了260毫克/立方米，不僅減少了相當(dāng)數(shù)量的環(huán)保費(fèi)用，還可避免在現(xiàn)階段安裝昂貴的SCR系統(tǒng)。"威廉說(shuō)，"僅通過(guò)爐內(nèi)改造優(yōu)化燃燒狀況，就已經(jīng)達(dá)到了目前需要的脫硝效果。"
燃燒優(yōu)化與SNCR技術(shù)的組合能在降低氮氧化物排放量60％～80％的同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)性
隨著國(guó)家大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)一步實(shí)施，在重點(diǎn)地區(qū)，降低60％～65％的排放量還遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到要求。"為此，我們推出了一種將燃燒優(yōu)化與SNCR系統(tǒng)組合的技術(shù)，能在降低氮氧化物排放量60％～80％的同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)性。"威廉說(shuō)。
SNCR技術(shù)的原理是向爐內(nèi)噴射氨、尿素等化學(xué)還原劑，使之與煙氣中的氮氧化物反應(yīng)，將其轉(zhuǎn)化成氮?dú)夂退?/p>
威廉說(shuō):"傳統(tǒng)的SCNR技術(shù)盡管在費(fèi)用上已遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于SCR系統(tǒng)，但其降低氮氧化物排放的能力卻讓人感到遺憾。阿米那開發(fā)了將燃燒優(yōu)化與SNCR結(jié)合的復(fù)合系統(tǒng)，解除了傳統(tǒng)SNCR系統(tǒng)性能上的限制。"
據(jù)威廉介紹，改進(jìn)設(shè)計(jì)的燃燼風(fēng)噴口和燃料出口被安裝在沿著四面鍋爐墻壁的拐角處，形成一組平行線。這種設(shè)計(jì)減少了燃燒過(guò)程中氮氧化物的生成。同時(shí)，通過(guò)空氣進(jìn)口噴射液體氣溶的非選擇性還原劑，SCNR系統(tǒng)可以進(jìn)一步降低氮氧化物的排放。這種將燃燒優(yōu)化與SNCR的復(fù)合系統(tǒng)可以應(yīng)用于電站鍋爐、冶金鍋爐、焚化爐等各種鍋爐上。
廣州萬(wàn)利達(dá)紙制品有限公司自備電廠鍋爐就是阿米那成功改造的一個(gè)案例，采用的改造方式即爐內(nèi)分級(jí)燃燒＋SNCR。這家熱電廠的爐型為四角切圓燃爐，燃燒煤種為煙煤，單機(jī)容量為50兆瓦，改造前氮氧化物排放量為700毫克/立方米。
"改造于今年8月調(diào)試完畢，氮氧化物實(shí)際排放量只有101毫克/立方米。值得一提的是，與最初的設(shè)計(jì)相比，燃爐優(yōu)化前實(shí)際使用煤的費(fèi)用每年增加170萬(wàn)元，優(yōu)化后這筆費(fèi)用每年減少150萬(wàn)元，優(yōu)化后比優(yōu)化前實(shí)際每年減少320萬(wàn)元。"威廉介紹說(shuō)，"由于改造提高了燃燒效率，這家公司不到半年就收回了改造的投資。"
"合理選擇脫硝技術(shù)可實(shí)現(xiàn)雙贏，尤其是中小企業(yè)。將爐內(nèi)燃燒優(yōu)化與SNCR技術(shù)的結(jié)合，往往可以讓其在脫硝的同時(shí)還能省錢。"威廉說(shuō)。
在濃度要求低于100毫克/立方米時(shí)，可將優(yōu)化燃燒與SCR技術(shù)結(jié)合，脫硝率可達(dá)95％
只有在通過(guò)爐內(nèi)改造保證機(jī)組現(xiàn)有效率提高或保持不變，并且氮氧化物排放已經(jīng)降到極限的情況下，客戶才會(huì)考慮爐外脫硝技術(shù)。據(jù)威廉介紹，發(fā)達(dá)國(guó)家普遍采用燃燒控制與SCR技術(shù)相結(jié)合的方法。
SCR目前是世界上應(yīng)用最廣泛、最為成熟且最有成效的一種煙氣爐外脫硝技術(shù)。SCR技術(shù)是利用氨對(duì)氮氧化物的還原功能，在催化劑作用下將氮氧化物還原為對(duì)大氣沒有影響的氮?dú)夂退?quot;選擇性"的意思是指氨在這里只選擇氮氧化物進(jìn)行還原反應(yīng)。
針對(duì)不同電廠和地區(qū)的要求，尤其是在排放標(biāo)準(zhǔn)要求高的地區(qū)(排放濃度低于100毫克/立方米)，阿米那會(huì)把燃燒過(guò)程優(yōu)化技術(shù)和設(shè)備選擇方式與SCR技術(shù)相結(jié)合，這種組合成本相對(duì)低廉并且氮氧化物減排效果很好，脫硝率可達(dá)95％。
"SCR系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是保證氮氧化物穿過(guò)鍋爐橫截面時(shí)濃度分布均勻。不幸的是，大多數(shù)鍋爐都無(wú)法保證這一點(diǎn)，導(dǎo)致通過(guò)煙氣管道到達(dá)SCR系統(tǒng)的氮氧化物也不均勻，影響脫硝效率。并且對(duì)催化劑更換次數(shù)增大，增加運(yùn)行成本。"
"阿米那通過(guò)鍋爐改造基本解決了這些問(wèn)題。通過(guò)控制空氣流量及氮氧化物的生成，使氮氧化物均勻地進(jìn)入催化劑區(qū)域來(lái)簡(jiǎn)化氨氣應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，最終提高脫硝率及可操作性等，并降低運(yùn)行成本。"威廉補(bǔ)充說(shuō)。
2010年亞運(yùn)會(huì)召開時(shí)，廣州市政府要求電廠的氮氧化物排放量低于200毫克/立方米。阿米那公司為廣州市改造了6臺(tái)機(jī)組，其中有4臺(tái)在燃燒優(yōu)化的同時(shí)采用了SCR技術(shù)。
目前，阿米那正在為北京京橋熱電有限公司(草橋電廠)提供解決方案。阿米那計(jì)劃對(duì)其中兩臺(tái)350兆瓦余熱鍋爐采用SCR技術(shù)，"改造后的氮氧化物排放量將降低85％，草橋電廠二期工程將成為全世界氮氧化物排放最低的電廠，也將成為全球能源領(lǐng)域的標(biāo)志性項(xiàng)目。"威廉說(shuō)。
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