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1、北京市科技计划北京市科技计划课题课题验验 收收 答答 辩辩CFB锅炉锅炉NOx超低超低排放排放 技术研究技术研究单位：中国华能集团清洁能源研究院有限公司报告人：韩应时间：2016年9月大纲大纲清能院简介清能院简介 基本基本情况情况 背景及意义 研究目标 主要研究内容与技术路线 技术实施技术实施情况情况 主要成果 指标及完成情况 技术应用技术应用情况情况中国华能：国有重要骨干企业 中国最大、世界第二电力主业+煤炭+金融+科技研发+交通运输产公司在中国发电企业中率先进入世界企业500强清能院：中国华能集团直属清洁能源前沿技术研发机构煤基清洁发电和转化+可再生能源发电+污染物及温室气体减排等领域的技
2、术研发、技术转让、技术服务、关键设备研制和工程实施方向：近零排放燃煤发电、煤气化及煤基清洁转化CO2捕集、利用和封存；大型循环流化床锅炉、低质煤利用；可再生能源发电、发电新材料、能源系统设计优化等。目标：成为世界一流清洁能源高技术研发平台，推进清洁能源发电前沿技术的研发和示范，带动产业结构升级与优化为华能集团和中国电力工业的可持续发展提供技术支撑。大纲大纲清能院简介清能院简介 基本情况基本情况 背景及意义 主要研究内容与技术路线 技术实施技术实施情况情况 主要成果 指标及完成情况 技术应用技术应用情况情况背景及意义背景及意义 NOx排放控制技术燃烧中控制NOx生成二次风 二次风 贫氧区 燃烧后
3、NOx脱除SCR脱硝效率高(70-90%)技术成熟，应用广-投资大，成本高锅炉结构变化大尾部易腐蚀沾污新建煤粉炉SNCR结构紧凑，占地小投资少、运行成本低安装操作简易响应迅速、易调节无SO3生成与受热面堵塞腐蚀- 脱硝效率不高（21.85.05.34.94.40.00.04.5 分离器 212.521.517.028.656.012.965.80.6S1S2S3外侧S4内侧S5S6S7S8布置方式S1S2S3S4S5S6S7S8 平均停留时间（s）2.19 2.23 2.13 2.00 2.57 1.62 2.22 2.35布置方式影响布置方式影响0.720.720.700.700.680.6
4、80.660.660.640.640.620.620.600.600.580.580.560.56脱硝效率脱硝效率布置方式布置方式35353030252520201515排放值 排放值 mg/Nm3S1S2S3S4S5S6S7S8脱硝效率NH3排放值N2O排放值内外侧 外侧内侧 顶板顶板侧壁S1S2S3S4S5S6S7S81. 烟道内外侧布置方式效率较高；2. 2的NSR区域占比用于评价混合效果（脱硝效率）；3. 脱硝效果需综合考虑混合、停留时间等因素。主要成果四：主要成果四： SNCR脱硝机理研究与模拟脱硝机理研究与模拟SNCRSNCR脱硝机理脱硝机理M，NO OHNOO2H，OHM，ONH
5、3NH2N2NNHNHHNON2NH3+NONHNO1. 基于NH3的反应路径（Thermal deNOx)OH,OHO(HOCN)3HNCOOH,MO2,ONOOHNCONON2ON2HNOOH,MNONH2NON2NONNHNON22. 基于氰尿酸的反应路径(PAPRENOx)3. 基于尿素的反应路径（NOxOUT)H2OOHO2OHOHO2NOOHCO(NH2)2HNCONH3NCONON2ON2NH2NON2NNHNH2+NOUrea2000 by Rota,31组分，171基元反应反应组序号核心组分反应数 1CO(NH2)22 2CO4 3O43 4H53 5OH57 4HNCO16
6、 5NCO20 6N2O16 7NH315 8NH238 9NNH15UREA2000UREA2000分析与简化分析与简化NSR=1含氮化合物主要路径主要产物速率贡献图0.40.20.0-0.2NO无量纲灵敏度系数NO无量纲灵敏度系数1300120011001000900800700 反应温度 反应温度 / CR5R37R40R46R47R57R67R70R130R172机理的灵敏性分析Sij0.05 16步简化机理SNCRSNCR简化机理简化机理序号反应序号反应1CO(NH2)2= NH3+ HNCO10NO + O + M = NO2+ M2CO(NH2)2+ H2O = 2NH3 + C
7、O211HNO + M = H + NO + M3O + OH = H + O212HNO + H = NO + H2 4H + O2 + N2= HO2+ N213HNO + OH = NO + H2O 5NH3+ O = NH2+ OH14HNO + NH2= NO + NH36NH3+ OH = NH2+ H2O15H2NO + M = HNO + H + M 7NH2+ O = HNO + H16NNH = N2+ H 8NH2+ NO = NNH + OH17NNH + NO = N2+ HNO 9NH2+ NO = N2+ H2O18NH2+ NO = N2+ H2OUrea200
8、0 16步简化机理序号反应 1NH2CONH2 NH3+ HNCO 2NH2CONH2+ H2O 2NH3+ CO2 3NH3+NON2+H2O+H 4NH3+O2NO+H2O+H 5HNCO+M+NCO+M 6NCO+NON2O+CO 7NCO+OHNO+CO+H 8N2O+OHN2+O2+H 9N2O+MN2+O+M 基于尿素的SNCR9步反应0.60.40.20.0脱硝效率脱硝效率120011001000900800温度 温度 CUrea2000 16步机理9步简化机理Urea2000机理806040200氨逃逸 氨逃逸 mg/Nm3120011001000900800温度 温度 CUr
9、ea2000 16步机理9步简化机理Urea2000机理1. 温度窗口 2. 最高效率/最佳温度 3. 9步 Vs 全机理820 9908601100 1050影响因素观察影响因素观察- -温度温度0.80.80.60.60.40.40.20.2脱硝效率脱硝效率110010501000950900850800 烟气温度 /烟气温度 / CNSR1NSR1.5NSR2NSR2.512012010010080806060404020200 0氨逃逸 /氨逃逸 /mg/Nm3110010501000950900850800 烟气温度 /烟气温度 / CNSR1NSR1.5NSR2NSR2.58080
10、6060404020200 0N2O / mg/Nm3110010501000950900850800 烟气温度 /烟气温度 / CNSR1NSR1.5NSR2NSR2.51. 温度影响范围大，最佳温度900950C；2. 高温下氨易氧化；3. N2O, 对称分布950C。 11.7影响因素观察影响因素观察- -NSRNSR0.80.80.60.60.40.40.20.2脱硝效率脱硝效率2.52.01.51.0 NSR800 C900 C1000 C1100 C12012010010080806060404020200 0氨逃逸/ 氨逃逸/ mg/Nm32.52.01.51.0 NSR800
11、C900 C1000 C1100 C6060505040403030202010100 0N2O/ N2O/ mg/Nm32.52.01.51.0 NSR800 C900 C1000 C1100 C1. 多余尿素导致NH3与N2O大量生成；2. 6喷枪布置(S1) NOx排放50 mg/Nm3 (NSR=2)SNCR系统优化设计系统优化设计序号喷枪数量烟道外侧喷枪数量烟道内侧喷枪数量原方案S1642优化方案OS7743优化方案OS8844优化方案OS9954优化方案OS101055优化方案OS111165优化方案OS121266NSRS1OS7OS8OS9OS10OS11OS12 水平烟道 2
12、1.82.02.12.32.42.72.8 分离器 213.414.819.914.610.714.810.40.950.900.850.800.750.700.65百分数百分数1211109876 喷枪数量喷枪数量脱硝效率NSR为1.52的区域比率NSR1.5的区域比率1. 增加喷枪数量，可提升混合效果；2. S1 Vs OS12，脱硝效率从69%提升至76.5%NSR=1.5。NSR=1.5OS10 VS OS120.820.800.780.760.74脱硝效率脱硝效率2.12.01.91.81.71.61.5 NSR10喷枪布置12喷枪布置403530252015排放值 排放值 mg/N
13、m32.12.01.91.81.71.61.5 NSR10喷枪布置NH3排放值10喷枪布置N2O排放值12喷枪布置NH3排放值12喷枪布置N2O排放值1. NSR1.5时，OS12效率OS10，但幅度小（80%，氨逃逸80% 2唐山开滦东方发电有限责任公司CFB锅炉京津冀地区,实现超低排放，80% 3沈阳金山能源股份有限公司1、2号循环流化床锅炉实现超低排放，80%4神华福能（福建雁石）发电有限责任公司2300 MW 机组实现超低排放，80%5中电投江西电力有限公司分宜发电厂#9机组（330 MW）CFB锅炉实现超低排放，80%6中 电 投 江 西 电 力 有 限 公 司 分 宜 发 电 厂
14、#8 机 组 （210MW）CFB锅炉实现超低排放，80%7华能白山煤矸石发电有限公司2300 MW机组 8福建华电永安发电有限公司7、8锅炉实现超低排放，80%首台300MW 级CFB 锅炉SNCR脱硝装置 成功投运 脱硝效率 85%世界领先1.83mg/m3氨逃 85%世界领先机组负荷稳定为201.1MW，NOX原始排放约为215mg/m3。随着脱硝系统的投运，氮氧化物最 低降至30.16 mg/m3，脱硝效率达85%以上。机组负荷NOX排放浓度200MW 级CFB 锅炉超低排放SNCR脱硝装置投运1#机组平均脱硝效率达到86%，NOX平均排放浓度未41mg/Nm3，氨逃逸平均值为0.43ppm； 2#机组平均脱硝效率达到90%，NOX平均排放浓度为28mg/Nm3，氨逃逸平均值为0.27ppm。NOX排放浓度谢谢 !敬请指正中国华能集团清洁能源技术研究院
