余热锅炉是由山东中杰特种装备股份有限公司生产的全封闭的燃机余热锅炉,设烟气脱硝装置,每台余热锅炉设置一个烟囱。主要由高、中、低压汽包、过热器、蒸发器、省煤器、再热器、高压给水泵、中压给水泵、烟气脱硝、低压省煤器再循环水泵、烟气热网水水换热器、连续排污扩容器、定期排污扩容器及辅助设备等组成。
1.3 脱硝系统概况
SCR系统安装在燃机余热锅炉中受热面中压过热器和高压省煤器3之间,使用氨水(20%wt)作为反应剂。脱硝系统NOx脱出率不小于85%,脱硝装置可用率不小于98%。
余热锅炉入口烟气参数如下:
(1) 入口烟气压力 4.04kPa(g)。
(2) 入口烟气温度 582.3℃。
(3) 入口烟气流量 2562.8 m3/h 。
(4)入口烟气中NOx含量:25ppm (15%O2)。
(5) 出口烟气中NOx含量:≤10.37mg/Nm3
(15%O2,标态,干基)。
(6) 氨的逃逸率:10ppm。
SCR系统主要由氨水供给单元、氨水蒸发器、喷氨栅格AIG和催化剂层组成。主要设备有稀释风机(1运1备)、氨水蒸发器SPV、氨水储罐、喷氨栅格AIG、净烟气测量栅格、加氨泵(1运1备)、卸氨泵、废液泵和管道等组成。
2 SCR烟气脱硝基本原理
选择性催化还原脱硝是在一定温度和催化剂的作用下,还原剂“有选择性”地把烟气中的NOx还原为无毒、无污染的N2和H2O。
我公司应用的还原剂是氨水。以氨为还原剂的烟气脱硝基本反应方程式为:
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O
2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O
上面**个反应是主要的,因为烟气中几乎95%的NOx是以NO的形式存在。在没有催化剂的情况下,上述反应只在980℃左右的温度进行。通过选择合适的催化,反应温度可降低到适合火电厂实际使用的280~420℃温度范围。我厂是以钛-钒为活性物质,在反应条件改变时还可能发生以下副反应:
4NH3+5O2→4NO+6H2O
2NH3→N2+3H2
4NH3+3O2→2N2+6H2O
发生NH3分解和NH3氧化成NO的反应都是温度在350℃以上,450℃以上开始激烈起来。反应温度在300℃以下时仅有NH3氧化成N2的副反应可能发生。
3 影响SCR脱硝效率的主要因素
3.1 催化剂
不同的催化剂有不同的活性和物理性能,这就决定了不同的结构和表面积。一般来说,对于选定的催化剂,结构越简单、表面积越大,越有利于催化剂的布置和反应物的反应。
采用何种催化剂与SCR反应器的布置方式是密切相关的。一般可以把催化剂的种类分为三类:高温催化剂(345~590℃)、中温催化剂(260~380℃)和低温催化剂(80-300℃)。
3.2 反应温度
反应温度在一定程度上决定着还原剂与烟气中的Nx的反应速率,同时也影响催化剂的活性。一般来
说,反应温度越高,越有利于SCR系统的运行。但是,考虑综合效率问题,并不是采用设备的极限温度,而是在一定工况下采用较佳的反应温度,温度范围视SCR反应器在锅炉尾部的布置位置而定。
3.3 烟气在反应器内的空间速度
空间速度是SCR的一个关键设计参数。它是标准温度和压力下的湿烟气在催化剂容器内滞留时间的尺度。
它是烟气容积流量与SCR反应塔中催化剂体积的比值,反映了烟气在SCR反应塔内的停留时间的大小。空间速度的大小取决于催化剂的结构,决定反应的彻底性,也就对SCR系统的效率有所影响。烟气的空间速度越大,其停留时间就越短。一般SCR的脱硝效率将随着烟气空间速度的增大而降低。
4 氨逃逸率高的危害
锅炉给水首先进入省煤器,水在省煤器内吸收热量升温到略低于汽包压力下的饱和温度进入锅筒。
山东中杰特种装备股份有限公司原菏泽锅炉厂有限公司,(简称:菏泽锅炉,菏泽锅炉厂,山东菏泽锅炉厂.)始建于1984年,是致力于压力容器的专业设备生产企业.菏泽锅炉厂主导产品有:燃气锅炉、燃煤锅炉、生物质锅炉、导热油锅炉、余热锅炉、液化气储罐、液氨储罐、低温储罐。菏泽锅炉厂有限公司是中国压力容器特种设备供应商
公司位于菏泽市**开发区,占地200余亩。员工600余人,其中高级工程师16人、工程师45人,大学及以上文化程占30%以上。公司下设锅炉、压力容器、地源热泵三个生产基地。主导产品有:35吨(24.5MW)以下工业及民用燃煤锅炉、燃油气锅炉、导热油锅炉、**热载体锅炉、余热锅炉、制冷辅机及一、二、三类压力容器、换热机组、地源热泵机等。
菏泽锅炉厂有限公司由原菏泽锅炉厂于2003年7月改制成立,是致力于锅炉压力容器的专业设备生产企业,是中国质量监督检验检疫总局**生产生产锅炉压力容器的重点企业,中国工业锅炉行业协会副理事长单位,中国暖通给排水行业协会会员单位,具有B级锅炉制造资质、三类(A2级)压力容器制造资质和设计资质。
公司位于菏泽市**开发区,占地200余亩。员工600余人,其中高级工程师16人、工程师45人,大学及以上文化程占30%以上。公司下设锅炉、压力容器、地源热泵三个生产基地。主导产品有:35吨(24.5MW)以下工业及民用燃煤锅炉、燃油气锅炉、导热油锅炉、**热载体锅炉、余热锅炉、制冷辅机及一、二、三类压力容器、换热机组、地源热泵机等。
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德笃行,志高致远是菏锅的企业精神;让质量成为永恒,以服务打造市场是菏锅不变的企业理念;创热工精品、做行业成员是菏锅人永远的追求;把菏泽锅炉厂有限公司打造成为实力的锅炉及压力容器产品研发生产基地是全体菏锅人的共同的追求。
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余热锅炉既可以是工业锅炉也可以是电站锅炉,余热锅炉是回收利用石化、建材、冶金和化工等行业产生的废气余热,烟气温度从高温降到排烟温度所释放出来的热量用来使水变成蒸汽,余热锅炉如果应用到工业生产就可以叫做工业余热锅炉,如果用来发电就可以成为余热发电锅炉,主要看应用领域。
余热锅炉是为了利用水泥生产过程中多余的热量,如果要利用这些废热就可以用,不利用也不会影响水泥生产,没有什么必要不必要的问题,锅炉是成熟的产品,火力发电厂的锅炉大得多,温度、压力也高得多,水泥厂的余热锅炉已经在行业内大量使用,效果和可行的问题早就不是目前的主题了,如果要用,也不是买回锅炉就可以了,还有汽轮机等设备,必须要经过正规设计,相当于小型发电厂。
进入锅筒的水与锅筒内的饱和水混合后,沿锅筒下方的下降管进入蒸发器吸收热量开始产汽,通常是只有一部分水变成汽,所以在蒸发器内流动的是汽水混合物。汽水混合物离开蒸发器进入上部锅筒通过汽水分离设备分离,水落到锅筒内水空间进入下降管继续吸热产汽,而蒸汽从锅筒上部进入过热器,吸收热量使饱和蒸汽变成过热蒸汽。
余热锅炉既可以是工业锅炉也可以是电站锅炉,余热锅炉是回收利用石化、建材、冶金和化工等行业域。
4 氨逃逸率高的危害
氨逃逸率即SCR脱硝工艺出口未参与还原反应的NH3与出口烟气总量的体积占比,计量单位为ppm。在SCR烟气脱硝工艺中,氨逃逸率的控制至关重要。如果控制不好,不仅使脱硝成本增加,而且机组安全运行也受到威胁。氨逃逸率高对余热锅炉的危害性主要表现在以下两个方面:
(1)余热锅炉烟道尾部换热面腐蚀、堵塞加重;
(2)催化剂中毒。在SCR脱硝工艺中,氨逃逸率过高会导致催化剂反应性能下降,催化剂中毒。
5 氨逃逸率高的原因
根据脱硝系统的工作原理及具体布置情况,余热锅炉脱硝系统氨逃逸率高的原因主要有:
(1)脱硝系统烟气流场不均匀,导致脱硝系统局部喷氨量过大,氨逃逸率升高;
(2)催化剂中毒,催化剂反应性能下降,使得脱硝系统喷氨过量;
(3)机组长时间在低负荷运行,SCR系统入口烟温偏低,导致反应转化比例偏低,导致氨消耗量增加。
6 控制氨逃逸率的措施
为了保证余热锅炉的安全运行,对脱硝系统的氨逃逸率必须加以控制,防止氨逃逸率过高。控制氨逃逸率的措施有:
(1)正常运行中严格控制氨的喷入量,防止氨气过量而造成氨逃逸,正常情况下应控制氨逃逸率不**过10ppm。
(2)保持催化剂的活性。SCR脱硝催化剂的寿命一般在5~6年,因此SCR脱硝装置运行一段时间后,催化剂活性会逐渐衰减,脱硝效率将会降低,氨逃逸率将会增加。当脱硝效率达不到设计值或不能满足环保排放要求时,为确保余热锅炉的安全运行,就必须对催化剂进行清洗或安装备用层催化剂。
(3)加强脱硝装置CEMS的维护工作,确保脱硝进、出口NOx数据的准确性,为运行人员提供可靠的调整依据。
(4)对每日的耗氨量进行比对,避免有过量喷氨情况。
(5)加强SCR系统出口差压的监视,发现差压增大时及时减少喷氨量,同时注意控制烟气温度在系统要求范围内。
(6)严格控制脱硝系统进口烟气温度,保持在290℃以上,避免由于烟气温度过低造成催化剂反应性能下降,催化剂中毒。
(7)调整稀释风机出力,保证稀释风机出口压力满足脱硝系统运行需求。
7 结语
目前,环保压力越来越大,各电厂企业都非常重视环保工作。脱硝系统氨逃逸率增大是燃气电厂余热锅炉运行中经常遇到的问题,氨逃逸率控制不好将直接影响正常的安全生产。如果由于氨逃逸率控制不好较终导致催化剂中毒,反应性能下降,则需要停炉处理,经济损失巨大。所以,做好余热锅炉脱硝系统的安全生产工作有着重大的意义。
1、余热锅炉的结构:锅炉是利用高温余热烟气,一般锅炉立式布置,由锅筒、省煤器、蒸发器、过热器、加热段烟道、进口段烟道、出段烟道、烟道的各种支座和吊架、人孔、微差压取压装置等组成。余热锅炉共可分为多个循环回路,每个循环回路由下降管和上升管组成,给水经省煤器进入锅筒,从锅筒通过下降管引入到烟道的各个下集箱后进入各受热面,水通过受热面产生的蒸汽进入集箱后再进入锅筒。根据产汽过程的三个阶段在结构上对应三个受热面,即省煤器、蒸发器和过热器,当系统有再热蒸汽时,则可加设再热器。2、余热锅炉的原理:高温余热烟气经烟道输送至余热锅炉入口,再流经过热器、蒸发器和省煤器,最后经烟囱排入大气,排烟温度一般为150~180℃,烟气温度从高温降到排烟温度所释放出的热量用来使水变成过热蒸汽。锅炉给水首先进入省煤器,水在省煤器内吸收热量升温到略低于汽包压力下的饱和温度进入锅筒。进入锅筒的水与锅筒内的饱和水混合后,沿锅筒下方的下降管进入蒸发器吸收热量开始产汽,通常是只有一部分水变成汽,所以在蒸发器内流动的是汽水混合物。汽水混合物离开蒸发器进入上部锅筒通过汽水分离设备分离,水落到锅筒内水空间进入下降管继续吸热产汽,而蒸汽从锅筒上部进入过热器,吸收热量使饱和蒸汽变成过热蒸汽。
电厂余热锅炉主要是利用燃气轮机烟气余热来加热水,成为高压高温的水蒸汽进入汽轮机做功,是一种联合发电机组。别的工业上也有很多,原理都是一样的,一句话利用余热,提高能源利用率
余热锅炉共可分为多个循环回路,每个循环回路由下降管和上升管组成,给水经省煤器进入锅筒,从锅筒通过下降管引入到烟道的各个下集箱后进入各受热面,水通过受热面产生的蒸汽进入集箱后再进入锅筒。根据产汽过程的三个阶段在结构上对应三个受热面,即省煤器、蒸发器和过热器,当系统有再热蒸汽时,则可加设再热器。
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燃气蒸汽、热水锅炉,
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余热锅炉
中央空调
地源热泵机组。