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燃煤锅炉脱硝要打组合拳

目前煤粉锅炉措施可分为两大类:一类是锅炉低氮技术,另一类是尾部烟气脱硝技术。其中,烟气脱硝普遍采用选择性催化还原()技术控制机组NOx的排放,也有部分企业采用选择性非催化还原(SNCR)技术。

与后者相比,低氮燃烧技术的优势何在?两者能否优势互补?企业能否做得到,有无技术支撑?

低氮燃烧+SCR优势在哪?

与末端烟气脱硝技术相比,低氮燃烧技术采用改变燃烧条件来降低NOX排放浓度,方法简单、经济可行,改造费用仅在30元/kW左右

按照中国环境科学研究院提供的数据,我国SCR技术的设备投资费用为80元/kW(不含空预器、风机等改造费用),每减少1kg NOx的运行费用为8.6元,其减排率为80%~90%;SNCR技术的设备费用为36.4元/kW,每减少1kg NOx的运行费用为10.98元,其减排率为25%~40%。

专家表示,如果直接采用目前应用较多的SCR等锅炉尾部烟气脱硝技术,不仅初投资大,运行成本也较高,整体经济效益不佳。另外还存在还原剂(液氨、氨水、尿素等)的储运和使用过程的安全隐患、催化剂价格昂贵且使用寿命较短、重金属富集物催化剂的处理、实际运行过程中氨逃逸等污染、喷氨造成预热器严重堵塞等一系列问题。

与烟气脱硝技术相比,低氮燃烧技术采用改变燃烧条件来降低NOX排放浓度,是相对简单、经济的方法。这项技术能从NOx产生源着手,不仅最大限度地抑制NOx的生成,而且对已生成的NOx能促使其还原。

改善燃烧条件也将有效减轻末端处理压力。实验表明,低氮燃烧技术能有效减少煤粉在燃烧过程中产生的NOx,使SCR入口NOx浓度下降,从而有效降低SCR脱硝设施的运行费用,减少电厂的脱硝成本。

记者了解到,在改造方面,低氮燃烧技术也不像SNCR、SCR要增加很多大的设备和较大安装空间等,其改造费用仅在30元/kW左右,运行费用也非常低。

以一台典型的600MW机组为例,粗略估算,低氮燃烧+SCR技术比单独SCR技术初投资增加不到2000万元,低氮燃烧每年可节省SCR运行费用2000万元以上,一年内可收回低氮燃烧投资,每年节省SCR运行费用,经济效益显著。

技术改造效果如何?

国内多家企业已经具备国际领先水平的技术储备,改造工程脱硝效率为40%~80%

由于具有投资少、运行成本低和没有催化剂二次污染等优点,低氮燃烧技术成为燃煤电厂脱硝首选技术。目前国内采用低氮燃烧技术锅炉,燃用无烟煤、贫煤时,炉膛出口NOX排放水平为850 mg/m3~400 mg/m3,烟煤和褐煤锅炉炉膛出口NOX排放水平在350 mg/m3~99mg/m3,改造工程脱硝效率为40%~80%。

在山东,采用低氮燃烧技术的企业已经初见成效。据悉,山东烟台技术股份有限公司先后研发了应用于W型火焰锅炉的LYWB低氮燃烧技术、应用于切向燃烧的等离子体双尺度低氮燃烧技术和应用于墙式燃烧的LYSC低氮燃烧技术,各分项技术通过了相应的数值模拟、试验台冷态试验、工业试验及示范工程的验证,达到了国际先进水平。

据公司负责人介绍,目前,龙源公司已对5台W型火焰锅炉进行了改造,其中4台已进行了第三方考核试验,降氮效果显著。切向燃烧和墙式燃烧低氮燃烧技术应用于宁海电厂后,在国内首次实现改造后考核试验锅炉不结渣、锅炉效率不降低、NOX排放达到99.2mg/m3。

同时,龙源公司将其低氮燃烧技术应用于美国西星能源杰弗瑞电厂#3锅炉(机组容量750MW),改造后锅炉各项指标达到了合同要求。

据了解,在低氮燃烧改造工程市场上,龙源公司的占有率约50%,技术水平和市场占有率处于领先地位。此外,西安热工研究院有限公司的DSB、国电龙高科的风控(风包粉系列)浓淡煤粉燃烧技术和立体分级低氮燃烧技术、北京哈宜节能环保科技开发有限公司新型WR浓淡煤粉燃烧器+偏置周界风+SOFA、徐州燃控三梯度低氮燃烧技术、武汉天和技术股份有限公司MAS-LNCT技术等低氮燃烧技术也在市场上得到广泛应用,低氮燃烧脱硝效率在40%~70%。