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锅炉专家经过重新计算和研究,通过增加锅炉烟气调节装置来获得较稳定的排烟温度,满足脱硝催化剂发挥催化作用的温度区段。此项技术创新,既保证了SCR装置处于能够连续投运的状态,又保证了锅炉的设计能力和热效率,同时排烟温度确保锅炉和脱硝设备不会发生低温腐蚀。
第三步是对选择性催化还原法脱硝工艺中的还原剂的选择。SCR脱硝装置是利用氨气NH3在有催化剂的情况下对烟气进行催化还原反应,将烟气中的有害气体氮氧化物还原成无毒的氮气和水,还原剂氨气NH3的制备有液氨气化和尿素热解两种做法,该项目选用了尿素热解制氨技术。
在完成核心关键技术难题的攻关后,2011年安装了顺义城北供热中心3号锅炉的烟气脱硝设备,并于当年投入运行。此项工程设计是全新的挑战。首先SCR装置脱硝装置对烟气流速、NH3/NOx、温度及飞灰的负载分布提出了严格的要求;其次传统的设计方法只能给出一些定性的分析结果,而试验研究亦因设备尺度的问题受到限制。
该项目采用智能数控系统,实现了全面监控,自动调节,智能化运行。设计过程中,成功开发了快速反应智能化数控系统,实现了尿素复合分解还原剂制备工艺对锅炉实时负荷的快速跟踪及快速调节。在入口参数快速变化,而出口反馈相对滞后的条件下,SCR装置能够及时调整尿素加入量和喷氨量,从而确保脱硝效率稳定、保证氨出口逃逸率充分满足标准要求。
运行成本的控制,也是项目建设控制的重点工作。SCR装置脱硝还原剂选用了尿素,安全性好,尿素成本也较低,可尿素热解制备氨气NH3能耗较大,运行费用较高。项目组通过技术创新,综合利用了锅炉的散热,将电加热作为辅助调节设备。技术改造后,每台脱硝装置运行能耗降低三分之一以上,大幅降低了脱硝设备运行成本,同时也减少了设备投资。
顺义城北供热中心烟气脱硝实际运行数据显示,脱硝效率≥80%;NOx排放浓度≤150mg/m3;设备阻力≤800Pa;氨逃逸率≤3ppm。设备烟气脱硝指标优于现行相关国家标准和北京地方标准的相应限值,完全满足国内最严格的现行标准DB11/139—2007锅炉大气污染物排放标准规定NOx排放限值。
目前,国外最严的NOx排放限值为50mg/m3,而该项目经机构检测NOx排放浓度为41mg/m3,氨的逃逸率为2.2ppm,优于主要发达国家的同类技术指标(氨逃逸率<5ppm),设备性能达到了世界先进水平。经全国推广实施后,每年可减排NOx208万吨。据悉,全国工业锅炉产生的排放NOx总量约为300万吨,1吨NOx间接经济损失2.5万元。该装备若减排60%,每年其环境效益可以达到每年521亿元之巨。
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