中小燃油(气)锅炉烟气超低排放技术.doc
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1、中小燃油(气)锅炉烟气超低排放技术近几年来国家对固定污染源的污染物排放治理力度持续加大,大部分省市均已修订出台了更严格的排放标准。中小燃油(气)锅炉作为固定污染源其中一大类,数量多、分布面广,其污染物排放呈现“单体排放量小但总量不小”的特点,约占固定污染源排放总量的20%,因此,需加大治理力度,各地政府和环保部门都给予了高度的重视。北京市率先采取行动,于2013年推出“2013-2017年清洁空气行动计划”,于2015年发布并实施北京市锅炉大气污染物排放标准(DB 11/139-2015),以奖代补的管理办法鼓励燃气(油)锅炉业主单位开展低氮改造工作,DB11/139-2015标准要求:(1)
2、新建锅炉NOx排放浓度30 mg/Nm3;(2)高污染燃料禁燃区内的在用锅炉NOx排放浓度80 mg/Nm3;(3)高污染燃料禁燃区外的在用锅炉NOx排放浓度150 mg/Nm3。综合来看,相比GB 13271-2014和北京市原2007年实施的DB 11/139-2007标准,NOx排放浓度削减幅度超过60%。紧随其后,上海、天津、河北和浙江等省市也陆续开展对燃油(气)锅炉的提标改造,其中上海市要求所有登记在册的中小燃油(气)锅炉需在新标准实施前完成提标改造并要求全工况下达标排放;否则,一旦在新标准实施后仍不能达标排放的企业,环保部门将处以10100万元(按日计罚),可见处罚力度之大。表1
3、我国部分省市燃油(气)锅炉的NOx排放标准(mg/Nm3)备注:(1)锅炉容量14t/h(14MW);(3)本市外环线外的其他锅炉;(4)本市外环线内的其他锅炉。中小燃油(气)锅炉烟气污染物主要包含氮氧化物、二氧化硫、颗粒物和黑度。对于管道天然气、瓶组液化气或来自正规渠道的燃油(如国五或国六柴油),正常燃烧工况下锅炉烟气中的二氧化硫、颗粒物和黑度均能达标排放,但氮氧化物仍达不到超低排放要求。因此必须研究出一种新型适用于中小燃油(气)锅炉烟气超低排放的工艺技术路线,对中小燃油(气)锅炉烟气处理技术进行升级改造,使其达到国家环保的超低排放要求。目前治理改造氮氧化物的技术路线主要有:锅炉低氮燃烧技术
4、、烟气后处理等方式。锅炉低氮燃烧技术主要围绕如何降低燃烧温度、减少热力型NOx生成开展的,同时考虑通过初期快速混合以减少快速型NOx生成。技术主要包括分级燃烧、烟气再循环、表面燃烧、水冷预混等,燃烧器生产厂家依据上述原理生产制造出不同类型的低氮(超低氮)燃烧器。鉴于上述低氮燃烧技术本身的“天花板”问题即难以获得超过50%的脱硝效率,因此,对于燃气锅炉,通过更换低氮燃烧器可将氮氧化物排放浓度控制在50 mg/Nm3以下,但并不是所有品牌的低氮燃烧器都能将氮氧化物排放浓度控制在50 mg/Nm3以下,并且在全工况下,低氮燃烧器很难持续稳定控制氮氧化物排放浓度低于30 mg/Nm3。以北京为例,锅炉
5、低氮改造项目按政策规定在75%及以上负荷工况下能达标即可通过验收,但环保部门通过对锅炉在中、小负荷工况下不同品牌低氮燃烧器的使用情况进行数轮抽检,结果显示氮氧化物排放情况并不理想。对于燃油锅炉,通过更换低氮燃烧器,理论上可使氮氧化物排放浓度降至5080 mg/Nm3左右,实际上稳定达到50 mg/Nm3还是有困难的,至于50 mg/Nm3以下则无法实现。另外,部分锅炉也不适用低氮燃烧器或采用某些低氮技术,如中心回燃锅炉因炉膛短不宜更换低氮燃烧器;大吨位(4t/h或2.8MW)锅炉不适用全预混燃烧器等。否则极易发生安全事故。因此,燃气锅炉的低排放(30 mg/Nm3)和燃油锅炉的达标排放(50
6、mg/Nm3)通过哪种技术手段解决?更为理想的是,如既能做到达标减排又可经济节能(余热利用),那无疑将是最佳的技术路径。上海瀚昱公司通过对上海、浙江、江苏等地的近三百台燃油(气)锅炉的烟气分析和检测,发现燃油(气)锅炉的烟气以及氮氧化物的排放有如下特点:1、排烟温度低,燃烧工况不稳定,燃油(气)锅炉分为承压锅炉和热水锅炉。热水锅炉排烟温度较低,都在140左右,最低达120。近几年随着节能器(冷凝器)的安装使用,承压锅炉的排烟温度也普遍降至170以下,烟气余热得到较好的回收利用,同时也满足运行工况性能考核指标(排烟温度)要求。2、进口锅炉的燃烧工况比国产锅炉好,能效高,但炉膛较短。3、燃气锅炉烟
7、气中的氧含量通常比燃油锅炉的低。4、氮氧化物浓度波动大,管道天然气为燃料的燃气锅炉的NOx约100150 mg/Nm3;使用国五或国六柴油的燃油锅炉的NOx约在200 mg/Nm3,实际检测中最高值达到480 mg/Nm3;瓶(装)组液化气为燃料的燃气锅炉介于前二者之间,约为120180mg/Nm3。针对燃油(气)锅炉的烟气以及氮氧化物的排放特点,低氮燃烧器无法解决燃气锅炉的低排放(30 mg/Nm3)和燃油锅炉的达标排放(50 mg/Nm3)问题,只有低温SCR脱硝技术才可以实现“超低排放”且长期稳定,运行费用低,能源消耗低,达到节能减排要求。SCR脱硝技术按温度区间可分为中高温(30042
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