常波

摘要：當前環(huán)保政策日益嚴格，已完成脫硝系統(tǒng)改造投運運行機組，以某電廠機組循環(huán)流化床鍋爐SNCR脫硝系統(tǒng)為例，通過測試一系列實驗參數(shù)，掌握該機組脫硝裝置主要性能，并結合開展的超低排放改造工程關鍵參數(shù)要點進行分析與探討，提出相應的意見與解決措施。

關鍵詞：火電廠煙氣脫硝SNCR超低排放

1、目的

陜西黃陵電廠二期2×240t/h循環(huán)流化床鍋爐，機組滿負荷氮氧化物排放濃度分別約450mg/Nm3，結合現(xiàn)有SNCR脫硝系統(tǒng)能實現(xiàn)200 mg/Nm3以下，隨著環(huán)保標準的提高，面臨著實現(xiàn)NOx超低排放的壓力，對鍋爐NOx超低排放進行的改造，降低原始NOx生成量和尿素用量，實現(xiàn)煙氣氮氧化物達標排放。

2、設備簡介

東方工業(yè)鍋爐集團循環(huán)流化床鍋爐主要由燃燒系統(tǒng)、氣固分離循環(huán)系統(tǒng)、對流煙道三部分組成。其中燃燒系統(tǒng)包括風室、布風板、燃燒室、爐膛、給煤系統(tǒng)等幾部分;氣固分離循環(huán)系統(tǒng)包括物料分離裝置和返料裝置兩部分;對流煙道包括過熱器、省煤器、空氣預熱器等幾部分。

3、鍋爐存在問題

經(jīng)過前期技術交流和收資，鍋爐NOx排放值約為450mg/Nm3（初始排放濃度），分析鍋爐設計與運行現(xiàn)狀，主要就高效、低氮燃燒存在的問題分析如下：

爐膛中心區(qū)缺氧氮氧化物排放高

CFB鍋爐存在著爐膛中心區(qū)缺氧的問題。除了高密度物料顆粒群和大高寬比的矩形爐膛結構以及沿水冷壁的貼壁顆粒相流動阻礙了二次風射流的穿透，此外，每個層面顆粒水平移動不夠均勻、各轉彎變化區(qū)域渦流干擾和垂直上移速度不均勻也影響了二次風的穿透補氧能力。這種中心區(qū)缺氧會降低燃料燃盡效果和脫硫劑化學反應的效率，直接導致爐內(nèi)低NOx的優(yōu)化過程受到限制，不能有效實現(xiàn)低溫燃燒時的高效低氮。

黃陵電廠流化床鍋爐爐膛中心氧量少，處于嚴重的還原性氣氛，而爐膛四周氧量嚴重富余，處于氧化性氣氛中，中心和四周不合理的氧量造成尾部氧量偏高，無法實現(xiàn)沿爐膛高度方向上的空氣分級低氮燃燒，氮氧化物排放量增加。

床溫異常

流化態(tài)燃燒相對于其他煤粉燃燒方式燃燒工況更加復雜，給料系統(tǒng)和返料系統(tǒng)送入爐內(nèi)物料集中度偏高、料層粒徑偏差大、物料流化程度不均和一、二次風風率設置不合理，直接導致鍋爐床溫的偏差。論上講，860～875℃的床溫是CFB最佳低氮脫硝溫度，床溫太高時，容易產(chǎn)生超量的NOx排放和料層高溫結焦;而床溫過低時，又會造成N2O的大量生成，出現(xiàn)二次污染問題和燃盡率顯著降低的問題，本廠鍋爐存在床溫嚴重偏低的狀況。

二次風配風方式不當

流化態(tài)燃燒過程中，二次風的合理布置對于爐內(nèi)低氮燃燒過程意義重大。CFB低氮燃燒過程中，隨著上二次風率的增加，NOx排放濃度呈現(xiàn)先明顯下降再逐漸減小至平緩最后略微上升的變化趨勢，近似于開口向上的拋物線。因此，設法降低一次風率、提高二次風率，實現(xiàn)空氣深度分級，既可以實現(xiàn)強化氧化區(qū)燃盡和還原區(qū)低氧分段低NOx燃燒效果，也能在抑制溫度的同時提高爐內(nèi)溫度的均勻性，實現(xiàn)低氮與高效燃燒的過程統(tǒng)一。除了二次風率之外還需要考慮分級配風均勻性，在二次風布局與參數(shù)選擇需要充分照顧到爐內(nèi)空氣動力場的均衡，力求實現(xiàn)橫向膛燃燒過程中風煤比的均勻性，避免運行中發(fā)生結焦、高溫腐蝕、高熱流密度偏差、蒸發(fā)量異常等不正常現(xiàn)象甚至故障。

4、鍋爐NOx超低排放改造概述

總體改造方案

為響應本地區(qū)煙氣排放限值的要求，黃陵電廠前期兩臺鍋爐已增加SNCR煙氣脫硝改造，具體方案是在鍋爐旋風分離器入口均勻布置8只固定式噴槍，還原劑采用40%的尿素經(jīng)稀釋水稀釋后噴入爐內(nèi)對NOx進行還原處理。

本次改造確保鍋爐煙氣NOx排放濃度達到超低排放限值，即NOx排放濃度：≤50mg/Nm3的要求。

由于超低排放能力取決于多個方面，包括溫度、氧量、灰量等等。結合鍋爐現(xiàn)狀，針對兩方面對鍋爐NOX排放進行深度治理。

低氮燃燒改造：結合循壞流化床鍋爐在低氮燃燒方面的優(yōu)勢，實施鍋爐低氮燃燒改造，低氮燃燒改造內(nèi)容包括為增設煙氣再循環(huán)系統(tǒng)、二次風口尺寸、高度的校核計算及調整等。

SNCR優(yōu)化改造：按照初始排放濃度450mg/Nm3計算，通過低氮燃燒系統(tǒng)改造，可將排放濃度降低至200mg/Nm3以內(nèi)，由于要求排放濃度達到超低，即≤50mg/Nm3，這就要求SNCR系統(tǒng)的效率要達到69%以上，對現(xiàn)有SNCR系統(tǒng)進行優(yōu)化，提高效率。

改造目標

本次改造方式采用爐內(nèi)低氮燃燒+SNCR優(yōu)化，NOx初始濃度按照450 mg/Nm3進行設計。低氮燃燒改造脫硝效率在60%以上，SNCR優(yōu)化改造脫硝效率在69%以上。改造完成后，機組在50%～110%BMCR負荷范圍內(nèi)，原始濃度高達450mg/Nm3（干基，6%O2）時，生成NOx濃度不高于160 mg/Nm3，結合SNCR系統(tǒng)后，NOx排放濃度不高于50mg/Nm3。改造完成后，鍋爐的安全運行不受影響，更不會引起鍋爐效率的下降。改造完成后，SNCR脫硝裝置出口煙氣中的氨濃度不大于8ppm（標態(tài)，干基，6%O2）。系統(tǒng)阻力：SNCR脫硝部分不增加煙氣阻力。

低氮燃燒改造內(nèi)容

二次風系統(tǒng)改造

鍋爐原上二次風噴口數(shù)量為12只，其中前墻6只，后墻6只，標高為12.05 m，下傾角度為30°;原下二次風噴口數(shù)量為10只，其中前墻5只，后墻5只，標高為7.94 m，下傾角度為30°。本次改造將原鍋爐的前、后墻上的二次風現(xiàn)場拆除，重新選取二次風管徑，調節(jié)二次風角度，改變二次風管道布置，調整二次風噴射角度，重新核算二次風噴口面積，水冷壁重新做讓管。通過改造，使二次風噴口面積擴大，讓二次風在一個寬松的低背壓環(huán)境下噴入爐，實現(xiàn)“低風速，高穿透力”的效果，提高其穿透能力，擴大還原區(qū)，使爐膛內(nèi)還原區(qū)和氧化區(qū)分界明顯，重新調整上下層二次風的風量關系，提高空氣分級程度，以抑制NOx的生成，

SNCR優(yōu)化改造

對鍋爐運行現(xiàn)狀以及系統(tǒng)布置進行了分析，對原SNCR脫硝系統(tǒng)需重新調整噴槍數(shù)量及噴槍布置位置，現(xiàn)有噴槍更換為高效霧化噴槍，采用廠內(nèi)壓縮空氣做為霧化風來源，并增加適當?shù)拇祾呃鋮s風，以大幅提高噴槍霧化及穿透效果;根據(jù)煙氣從爐膛進入分離器內(nèi)的流動方向，剔除渦流積灰區(qū)的影響，沿分離器入口煙道高度方向重新排列噴槍數(shù)，提高噴槍霧化覆蓋范圍，保證霧化尿素溶液與流動煙氣充分并均勻的混合，大幅提高SNCR脫硝效率。

5結論

隨著科技的進一步發(fā)展，脫硝技術越來越成熟，已廣泛應用于各種領域。由于其投資小、建設周期短等特點，一些煤粉爐的脫硝已經(jīng)考慮使用SNCR技術。本文從鍋爐低氮改造方面、SNCR脫硝系統(tǒng)的原理、技術特點及CFB鍋爐SNCR脫硝技術的分析進行論述，為CFB鍋爐及煤粉鍋爐的SNCR脫硝系統(tǒng)應用提供借鑒經(jīng)驗。