CFB锅炉环保项目SNCR工艺优化提效研究

某炼化企业自备电厂循环流化床锅炉(简称CFB锅炉)环保项目所采用的脱硝方法为选择性非催化还原脱硝(简称SNCR),使用的还原剂为尿素,SNCR系统投用后,虽然能使NOX排放量显著下降,但尿素用量明显过度,增加了企业脱硝成本,并导致脱硫废水氨氮含量超标。为了应对这一情况,本研究主要通过现场调节锅炉运行参数,以及基于CFD建模的方法研究出高效可靠的SNCR工艺优化调整策略及方法,结果表明:在锅炉燃料煤∶焦=4∶1掺烧比例下,氧含量不宜超过3%,有利于降低NOX生成量;控制减少石灰石量有助于提升NOX的脱除效率;通过模拟计算发现下半部喷枪起到主要的脱硝作用,可适当减少上半部喷枪、提升环下半部喷枪的尿素喷入量来提高脱硝效率。为煤焦混烧CFB锅炉脱硝系统的优化提供指导和借鉴作用。     

印染污泥混燃特性及其燃烧动力学模型

采集了广东某印染污泥(YR)、造纸污泥(ZZ)及两种市政污水污泥(LJ、KFQ),利用热重法对不同来源污泥的单一及混合样在不同焚烧条件下进行了热重实验研究,并通过TG-DTG曲线计算了各试样的综合燃烧特性指数,获得了其燃烧动力学参数.结果表明,各单一试样的燃烧主要分为水分析出、挥发分析出、固定碳燃烧和残留物的燃烧和分解4个燃烧阶段,其中挥发分的析出制约着YR、KFQ、LJ污泥的整个燃烧过程,而ZZ污泥还受到固定碳燃烧阶段的显著影响.当向印染污泥中加入50%的KFQ市政污泥后,YR污泥的综合燃烧特性指数和可燃性指数分别提高了将近2倍和1.6倍.富氧(CO2/O2)燃烧可以提高印染污泥的后期燃烧强度,降低印染污泥燃烧阶段活化能,促进印染污泥的综合燃烧性能.采用积分法(Coats-Redfern方程)计算得到各燃烧阶段反应的机理方程及相应的活化能参数,发现第一挥发分峰前取反应级数n=0.5、峰后n=2,可描述各自阶段的燃烧反应机理,而第二挥发分峰没有显著规律.     

Trace metal emissions from co-combustion of refuse derived and packaging derived fuels in a circulating fluidized bed boiler

Energy recovery from refuse derived fuels (RDF) and packaging derived fuels (PDF) is one option in integrated waste management. Nine RDF and PDF co-combustion tests with peat and coal in a circulating fluidized bed boiler were carried out in this work. Heavy metal emissions in flue gas and fly ash were measured. Multivariate data analyses were used to find out the most important parameters affecting metal emissions in the flue gas.

The results showed that total heavy metal emissions were low. Although RDF and PDF had more heavy metals than peat and coal, the multivariate data analysis showed that an increase of the RDF or PDF share in the fuel mixture up to 20% did not correlate directly with the metal emissions in the flue gas. Distribution of Cd, Cu, Zn and Sn between flue gas and fly ash correlated with each other. Injection of limestone to bind sulphur and chlorine did not have a significant effect on heavy metal emissions in the flue gas. Heavy metals concentrated on the fly ash, but all fly ashes passed the EPA-TCLP tests.     

污泥掺烧对燃煤电厂痕量元素排放特性影响

采用EPA Method 29方法、冷原子吸收光谱法和电感耦合等离子体质谱法采集和分析一台超低排放燃煤机组污泥掺烧前后的原燃料、烟气和副产物样品中各痕量元素浓度,研究污泥掺烧对燃煤电厂痕量元素排放特性的影响.结果表明：污泥中富含Zn、Cu元素,浓度分别是煤样中的18.81倍和17.64倍.污泥掺烧使掺配后入炉煤中痕量元素含量普遍升高.污泥掺烧前后整个系统、锅炉系统和全流程大气污染控制设施的痕量元素质量平衡率均在可接受范围内.污泥掺烧对痕量元素的分布特征无明显影响,随粉煤灰排放是痕量元素的主要排放去向.通过烟囱排放到大气环境的痕量元素排放量占比很小,不超过0.43%.污泥掺烧前后SCR入口烟气中痕量元素除Hg外主要以颗粒态形式存在.污泥掺烧后各痕量元素在粉煤灰和底渣中的相对富集系数未显著改变.经过全流程大气污染控制设施协同控制后,污泥掺烧前后烟囱总排口痕量元素排放浓度分别为0~12.76,0~14.97μg/m³.污泥掺烧后痕量元素排放浓度均满足美国燃煤发电机组有害大气污染物排放标准、上海市燃煤耦合污泥电厂大气污染排放标准和生态环境部生活垃圾焚烧污染控制标准的限值要求.现有的燃煤电厂大气污染控制系统对6%污泥掺烧比工况下痕量元素排放的控制具有较好的适应性.     

Emission characteristics of dioxins, furans and polycyclic aromatic hydrocarbons during fluidized-bed combustion of sewage sludge

Pre-dried sewage sludge with high sulfur content was combusted in an electrically heated lab-scale fluidized-bed incinerator. The emission characteristics of polychlorinated dibenzo-p-dioxins (PCDDs), polychlorinated dibenzofurans (PCDFs) and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) were studied. Coal and calcium oxide (CaO) were added during the sewage sludge combustion tests to optimize combustion conditions and control SO2 emission. The results indicated that the flue gases emitted during mono-combustion of sewage sludge were characterized by relatively high concentrations of SO2, NOx and organic pollutants, due to the high sulfur, nitrogen, and volatile matter content of sewage sludge. The total 16 USEPA priority PAHs and 2,3,7,8-substituted PCDD/Fs produced from sewage sludge combustion were found to be 106.14 g/m3 and 8955.93 pg/m3 in the flue gas, respectively. In the case of cocombustion with coal (msludge/mcoal = 1:1), the 16 PAHs and 2,3,7,8-substituted PCDD/Fs concentrations were markedly lower than those found during mono-combustion of sewage sludge. During co-combustion, a suppressant e ect of CaO on PCDD/Fs formation was observed.     

市政污泥与不同烟煤混合燃烧特性

使用非等温热重法,研究了淮北烟煤和神华烟煤在6种不同市政污泥掺混比条件下对混合燃烧特性的影响,并对混合燃烧过程的动力学特性进行了分析。实验结果表明:污泥与煤的混合燃烧特性从总体上表现为污泥与煤共同作用的结果,最优的污泥掺混比受到煤种的影响。在不同煤中污泥掺烧比少于20%对煤的活性影响较小。活化性能较差的淮北烟煤在污泥掺混比为30%时,在不同的温度区间分别表现出污泥与煤的反应特征。活化性能较好的神华烟煤在污泥掺混比为40%时表现这一趋势。     

采用热重分析法研究煤掺烧干污泥燃烧特性

利用热重分析法对干污泥和煤及二者混合样的燃烧特性进行了研究.结果表明,在空气介质、升温速率25℃/min、温度范围20~1000℃的情况下,干污泥分别在280℃、480℃出现2个失重峰,煤在500℃时出现1个失重峰.随着干污泥掺烧比增加,混合样失重速率峰值及最大燃烧速率值增大,出现温度提前.一定比例范围的干污泥掺烧可以改善煤的着火性能,有利于煤的稳定燃烧,燃料的可燃烧性指数增加,使燃烧特性改善,该指数介于干污泥和煤单一成分燃烧特性指数之间.     

污泥与煤、木屑的混合燃烧特性及动力学研究

通过热天平分析装置对城市污水污泥、煤及木屑单独或混合燃料的燃烧行为进行研究。结果表明,燃料的燃烧过程分为脱水干燥、挥发分的析出和燃烧、残余挥发分与焦炭的燃尽三个阶段;污泥的着火温度低,燃尽温度高,灰分产量高,燃烧放热量较低,挥发分与固定碳燃烧的活化能分别为26.67 kJ/mol和32.12 kJ/mol;污泥单独燃烧性能较差,综合燃烧指数较低为0.161×10-11 K-.3min-2,加入煤或木屑后能明显改善其燃烧性能,缩短燃烧温度范围,提高燃烧速率,降低灰分产率,但同时使挥发分与固定碳燃烧的活化能增加,燃烧对温度的敏感度增加。污泥与煤或者生物质废弃物混燃是污泥燃料资源化利用的较好方式。     

城市污泥与煤或玉米秆混烧特性及动力学研究

利用热重分析法对城市污泥分别与煤或玉米秆混烧特性进行研究。结果表明:城市污泥燃烧过程存在挥发分析出和燃烧阶段及挥发分和固定碳燃尽阶段两个主要失重区间。城市污泥着火温度低,燃烧温度范围宽,失重速率低,燃尽性能特性指数Cb和综合燃烧特性指数SN性能均低于煤和玉米秆。掺混煤或玉米秆燃烧会改善城市污泥的燃尽特性和综合燃烧特性。采用积分法(Coats-Redfern方程)计算各阶段燃烧反应的动力学参数。混合试样中污泥含量增加,挥发分燃烧阶段活化能减小,固定碳燃烧阶段活化能增加。     

煤直接液化残渣掺烧的燃烧特性及其苯系物的排放特征

为分析煤直接液化残渣(液化渣)燃烧处置技术的可行性和环境安全性,采用热重分析仪分析了液化渣、煤和掺烧物料的燃烧特性,并且通过管式炉模拟燃烧试验,研究了不同温度下掺烧过程中苯系物的排放特征.结果表明:煤和液化渣的燃烧特性及二者在燃烧过程中苯系物的排放特征存在较大差异,液化渣主要失重过程的温度区间为560~820℃,明显高于煤的主要失重过程温度区间(230~625℃).从燃烧过程苯系物的排放规律上看,液化渣在700℃燃烧时苯系物排放量达到最大值,明显高于煤的燃烧温度(500℃).2种物料由于燃烧特性的差异,在掺烧过程中相互影响,使得掺烧过程苯系物的排放规律发生变化.掺烧物料在500℃下燃烧的苯系物排放量为23.5 mg/kg,远小于燃烧理论值;而当温度高于700℃,苯系物排放量为172.6 mg/kg,远大于燃烧理论值.总体上看,液化渣无论是单独燃烧还是掺烧,低温条件下其燃烧过程中苯系物排放量远大于高温(≥850℃)条件下,因此液化渣的燃烧处置或燃料化利用应选择高温炉型.