山东出台锅炉低氮燃烧技术规范

本网消息:3月15日,华新秭归公司低氮分级燃烧项目完成各项既定目标,顺利通过北京建筑材料科学研究总院组织的评审验收。中国水泥协会副会长孔祥忠、中国建材机械工业协会副会长王玉敏一行以及武汉理工大学的专家学者、华新装备及工程事业部和秭归公司的代表参加了项目验收。

□记者 王成应

SCR技术:设备投资80元/kW,每减少1kg NOx运行费用为8.6元,减排率80%~90%;
SNCR技术:设备投资36.4元/kW,每减少1kg
NOx运行费用为10.98元,减排率为25%~40%;
在改造方面,低氮燃烧技术不需增加很多大的设备和较大安装空间,其改造费用为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,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。
山东省环保厅、省质监局日前发布实施《煤粉锅炉低氮燃烧技术性能规范》(以下简称“《规范》”),大力促进煤粉锅炉低氮燃烧技术的规范化和标准化,以减少燃煤锅炉氮氧化物排放,有效改善大气环境质量。
据了解,这是国内首个煤粉锅炉低氮燃烧技术标准,也是山东省推荐性环境保护地方标准。记者注意到,《规范》对不同燃烧方式和燃煤种类,分别提出了锅炉低氮燃烧脱硝效率的要求,并明确当采用低氮燃烧技术后,氮氧化物排放浓度不达标或不满足总量控制要求时,应建设烟气脱硝设施,使锅炉氮氧化物排放达到国家和山东省地方标准。
国内乃至国际尚未制定煤粉锅炉低氮燃烧技术相关标准,导致相关技术公司水平参差不齐,各电厂技术标准不尽合理
我国从上个世纪80年代开始逐步关注氮氧化物
的排放问题。2003年,国务院颁布《排污费征收使用管理条例》,规定氮氧化物排污费自2004年7月开始正式征收。
2011年9月,新版《火电厂大气污染物排放标准》颁布实施,要求现有火力发电锅炉及燃气轮机组从2014年7月1日,新建火力发电锅炉及燃气轮机组从2012年1月1日起执行NOx排放浓度100
mg/m3的标准。随后,山东省环保厅组织修订了地方标准《山东省火电厂大气污染物排放标准》,自2013年9月1日起实施。
目前,国内的煤粉锅炉低氮燃烧技术已经取得长足进步,有的公司技术已达到国际领先水平,在煤质和炉型适合的条件下,仅通过炉内脱硝改造,将已投运的锅炉氮氧化物排放浓度降到100mg/m3以下,能够达到国家标准。
但是,目前国内乃至国际都未制定煤粉锅炉低氮燃烧技术相关标准,低氮燃烧技术公司水平参差不齐,各电厂对低氮燃烧工程技术要求标准不尽科学合理。
为推广先进低氮燃烧技术,规范低氮燃烧工程,完成氮氧化物等大气污染物控制目标,山东省环保厅提出了编制相关标准《煤粉锅炉低氮燃烧工程技术规范》,并组织了标准的制定工作。明确低氮燃烧脱硝效率计算,要求在工程实施过程中尽可能统筹解决锅炉燃烧方面存在的问题
记者注意到,《规范》对煤粉锅炉采用低氮燃烧技术时设计、施工和验收应遵守的技术性能规范作了详细规定,并明确了标准适用范围、术语和定义。其中,标准特别定义了“低氮燃烧脱硝效率”术语,即相同的煤质、BRL条件下,煤粉锅炉低氮燃烧技术工程实施后炉膛排出氮氧化物浓度比实施前的降低值与实施前炉膛排出氮氧化物浓度的比值。
按照《规范》要求,采用低氮燃烧技术的锅炉性能及污染物排放考核试验应由具备相应资质的单位,按《电站锅炉性能试验规程》(GB/T
10184)要求进行。
试验工况应包含BRL工况和其他工况,对于已投产的锅炉,应在改造前、后各进行试验,改造前试验为摸底试验,改造后的试验为性能考核验收试验,试验煤质和工况应符合协议要求。
新建锅炉考核试验按照协议约定时间进行。改造锅炉摸底试验宜在改造前3个月内进行,性能考核验收试验宜在改造后正常投运的1~3个月内进行。摸底试验结果应作为低氮燃烧技术工程设计依据,在工程实施过程中尽可能统筹解决锅炉燃烧方面存在的问题。
明确验收标准,对不同燃烧方式和燃煤种类,分别提出了锅炉低氮燃烧脱硝效率的要求
对于低氮燃烧技术工程相关设备和系统的验收,《规范》要求,低氮燃烧技术工程实施中,增加或改动的管道支吊架、热工仪表及控制装置、管道及系统和焊接验收测试分别按相应标准执行,锅炉性能指标依据有调试资质单位进行的性能考核及污染物排放试验报告进行验收。
在技术方面,《规范》有不少新亮点。比如,从氮氧化物生成和低氮燃烧技术机理可知,低氮燃烧技术改造涉及到煤质、燃烧器和燃烧组织等诸多方面。因此,《规范》要求低氮燃烧技术工程必须进行详细的数值模拟、热力计算,采用性能先进的低氮燃烧器和合理的燃烧组织等措施,并进行充分的可行性研究论证,对于改造锅炉还要进行充分前期调研和摸底试验,保证在锅炉安全、经济指标的前提下,实施低氮燃烧技术。
锅炉炉膛NOX排放浓度、低氮燃烧脱硝效率是评价锅炉低氮燃烧工程实施情况的重要技术指标。由于低氮燃烧脱硝效率与锅炉燃烧方式和实际燃煤有很大关系,《规范》对不同燃烧方式和燃煤种类,分别提出了锅炉低氮燃烧脱硝效率的要求。
要求完善燃尽风系统,实现有效的空气分级
空气分级是低氮燃烧很有效的措施,其关键是OFA系统的设置。但目前山东省内已运行的锅炉,有的原设计没有燃尽风系统,有的设计燃尽风量不足,达不到深度低氮的效果。《规范》提出根据锅炉实际情况,可在锅炉上增加燃尽风喷口,也可扩大原燃尽风喷口,使之达到低氮燃烧需要的燃尽风量,实现有效的空气分级。
此外,《规范》还在资料性附录中列出了锅炉低氮燃烧技术改造工程设计所需要的基本资料,包括锅炉设备概况、锅炉主燃烧器的设计参数和结构特性、制粉系统与磨煤机性能的设计参数、由测试单位出具的原锅炉性能考核及污染物排放试验报告等,用以进行数值模拟、计算、可行性研究和燃烧器风箱风道设计。

为切实降低水泥窑生产过程中产生的氮氧化物,保障企业合规运行,华新与武汉理工大学展开合作,利用其分级燃料技术软件包开发及示范应用技术,在华新秭归公司实施低氮分级燃烧项目,达到降低氮氧化物排放的目的。

由唐山冀东水泥滦县公司实施的水泥窑分解炉分级燃烧项目改造完毕了。数据显示,在实施技改前,该公司水泥窑氮氧化物排放标准为800毫克/立方米,而在技改后,氮氧化物排放标准直接降低了近一半。这意味着,滦县公司每年将减少排放氮氧化物近1000吨。

该项目于2014年4月启动前期准备工作,2014年10月建成。期间,武汉理工大学项目组到华新秭归公司,核查现场工艺布局,测量生产排放数据,确定最终的实施技术方案。华新秭归公司按照技术方案,对现场设备进行安装及改造。项目建成试运行后,项目组对低氮分级燃烧系统的运行效果进行评价,并制定优化措施。通过检测证实,在不增加任何辅助材料的前提下,单纯通过煤粉的分级燃烧,窑内氮氧化物的排放量较之前下降约20%,氨水用量较之前下降约30%,效果明显。

7月18日,在冀东水泥滦县公司2号生产线90多米高的预热设施上,记者随工作人员登梯走近了距地面近40米高的地方,目睹了该公司今年6月份刚调试完毕的分解炉。只见分解炉上部呈圆柱形、底端呈圆锥状,已经投入生产。“这个分解炉公司采用了国际上最先进的分级燃烧技术,总投资近500万元。”滦县公司副总经理马连伍说。

验收过程中,评审组听取了该项目的相关技术汇报及试运行结果分析,对项目运行过程中的一些疑问进行交流。随后,评审组一行深入现场,实地查看了项目的运行情况,认为该项目有效地降低了氮氧化物的排放,减少了氨水用量,在实现节能减排的同时,降低了企业的生产成本,取得了预期的效果,给予审核通过。

氮氧化物是氮和氧形成的多种化合物的总称,对人和动植物有一定的危害。专家介绍,人类活动所产生的氮氧化物是大气中氮氧化物的主要来源,其中各种炉窑、机动车和柴油机等燃料高温燃烧产生的氮氧化物占到了90%以上。

 

“控制工业生产氮氧化物排放是减少大气中氮氧化物的有效途径,我们主要是从源头和末端对水泥窑氮氧化物进行治理。”唐山冀东水泥生产技术中心主任刁广玉告诉记者,源头治理重点是采用低氮燃烧器、分解炉和管道内的分段燃烧控制燃烧温度等技术措施,控制煅烧中生成氮氧化物;末端治理则是采用“分级燃烧+选择性非催化还原”等方法,控制烟气中氮氧化物的排放。

冀东水泥是国家重点支持的大型水泥集团,是河北省首批“双三十”节能减排目标考核优秀单位。近年来,该公司始终把节能减排作为推进企业转型升级的重要抓手,每年投入过亿元的资金实施节能减排技改,数额最高的一年超过了5亿元。

对新型干法水泥窑进行低氮燃烧技术改造,是国家环境保护“十二五”规划提出的新要求。对此,冀东水泥依托自身成熟的研发实力,完成了水泥窑氮氧化物减排的技术储备。他们对新建生产线工艺设计和设备选型一律采用低氮燃烧器,对在建生产线变更设计方案采用分解炉分级燃烧技术,对现有生产线通过技术改造使用低氮燃烧器或通过改造实现分解炉分级燃烧。

据介绍,在实现低氮燃烧器或通过改造实现分解炉分级燃烧后,冀东水泥氮氧化物排放标准从过去的800毫克/立方米降到了450毫克/立方米以下,下一步该公司还将实施选择性非催化还原等技术,继续降低氮氧化物排放标准,最低将降至320毫克/立方米以下。

目前,冀东水泥已经完成了11条生产线分级燃烧和15条生产线选择性非催化还原技术改造,成为国内水泥行业开展氮氧化物减排工作的标杆企业。今年前5个月,冀东水泥吨水泥综合电耗降低5.75度,降幅达5.89%;吨熟料标煤耗同比下降了1.2千克标煤。

“深入抓好节能减排,推进生态文明建设是公司长期不变的战略目标,今年我们还将完成40条水泥窑氮氧化物减排项目生产线改造,到明年完成公司所有生产线氮氧化物减排项目,实现氮氧化物减排30%的目标。”冀东水泥董事长张增光信心十足地说。

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