低氮燃燒+SCR工藝的應(yīng)用

李璆瑢

摘 要：本文主要集合實(shí)際情況，以某企業(yè)的一臺鍋爐設(shè)備為例，就低氮燃燒+SCR工藝在該鍋爐設(shè)備的改造應(yīng)用進(jìn)行了分析，分析了整個(gè)工藝流程，最后論述了改造后采取的相應(yīng)安全措施，希望通過本次研究對更好應(yīng)該該項(xiàng)工藝技術(shù)，提高鍋爐生產(chǎn)性能有一定幫助。

關(guān)鍵詞：低氮燃燒 SCR工藝 應(yīng)用

中圖分類號：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-9082（2017）12-0-01

在電廠鍋爐運(yùn)行過程中，氮氧化物過量排放，不但會影響大眾健康，破壞空氣環(huán)境，而且氮氧化物和酸沉降等二次污染的重要前提無灰霾的形成和氮氧化物的有著密切的聯(lián)系，因此，控制好氮氧化物排放量對保護(hù)環(huán)境，保證人體健康具有積極作用。本次研究的鍋爐為哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)HG-2008/17.4YM5型亞臨界、單氣泡、自然循環(huán)、一次中間再熱、平衡通風(fēng)、四角切圓燃燒、固態(tài)排渣煤粉爐。整個(gè)鍋爐系統(tǒng)采用正壓直吹式制粉系統(tǒng)，并配置了6臺磨煤機(jī)，五臺正常運(yùn)行，一臺備用，每個(gè)磨煤機(jī)都配置了四個(gè)燃燒器。燃燒器火嘴為擺動(dòng)可調(diào)式，擺動(dòng)幅度在10～70%左右。各角的燃燒器被分成上下兩層，這樣能夠顯著降低燃燒器區(qū)域的熱負(fù)荷。各角燃燒器存在13個(gè)噴口，其中5層為煤粉噴口，剩下的為二次風(fēng)噴口。

一、低氮燃燒+SCR工藝的應(yīng)用

1.低氮燃燒方案分析

1.1燃燒器區(qū)和ROFA風(fēng)布置

原來燃燒器的高度在20100～30200m左右，分為上下兩層，四角對稱有一次風(fēng)噴口5個(gè)，燃油風(fēng)噴口3個(gè)，剩下的全部為而徹底風(fēng)噴口，對設(shè)備改造后，在燃燒區(qū)5～6m位置爐膛左右側(cè)墻分2層對稱布置2個(gè)ROFA風(fēng)，并且要保證兩者之間相互獨(dú)立不受影響，高速風(fēng)由ROFA風(fēng)經(jīng)過加壓后送入爐膛中，低速風(fēng)從控預(yù)器的出口直接進(jìn)入鍋爐爐膛適當(dāng)?shù)奈恢?。低氮燃燒增壓風(fēng)系統(tǒng)采用2臺離心通風(fēng)機(jī)增加，ROFA系統(tǒng)主要作用是輸送燃燒所需的空氣，所占風(fēng)量比例為40%左右。

1.2二次風(fēng)箱，風(fēng)道改進(jìn)

在風(fēng)進(jìn)入風(fēng)箱之前，取出兩個(gè)低速風(fēng)口和一個(gè)經(jīng)過ROFA風(fēng)機(jī)的高速風(fēng)口，抽取總風(fēng)量30%的風(fēng)，其中大概有60%的風(fēng)直接進(jìn)入上部爐膛中，剩余風(fēng)經(jīng)過ROFA系統(tǒng)處理之后直接進(jìn)入爐膛內(nèi)，實(shí)現(xiàn)分級燃燒，減少氮氧化物產(chǎn)生量，延長可燃物在爐膛內(nèi)的反應(yīng)時(shí)間。然后對二次風(fēng)噴嘴面積以及二次風(fēng)的噴射角度進(jìn)行改造，提高出口風(fēng)速和風(fēng)箱的壓力，對爐膛內(nèi)的過量空氣進(jìn)行全面優(yōu)化，保證水冷壁表面煙氣的氧氣含量，預(yù)防水冷壁接渣和出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。

1.3擺動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的改進(jìn)

在進(jìn)行低氮燃燒改造之后，將鍋爐中每個(gè)角的燃燒器由13層改為12層，其中一次風(fēng)口為5層，剩余為二次風(fēng)口。擺動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)每個(gè)角分為上下組，在調(diào)節(jié)過程中能夠?qū)λ膫€(gè)角進(jìn)行調(diào)控，調(diào)節(jié)范圍為10～70%左右。改造結(jié)束后將部分無用的平臺和扶梯拆除，并增加相應(yīng)的檢修維護(hù)平臺，做好鍋爐的部分加固工作。

2.SCR工藝的應(yīng)用

SCR工藝的應(yīng)用就是在反應(yīng)器入口煙道中噴入氨蒸氣，將氨蒸氣和煙氣充分混合之后，沖入到裝有差催化劑的反應(yīng)器中，在催化劑的共同參與下發(fā)生氧化還原反應(yīng)，將氮氧化物脫出。煙氣中氮氧化物通常有一氧化氮和二氧化氮，其中一氧化氮的含量在95%以上。自氨儲存區(qū)的氨氣和經(jīng)過稀釋的空氣混合均勻后，進(jìn)入到注氨氣入格棚以氨/煙氣混合器于鍋爐尾部煙氣充分混合，將混合氣體經(jīng)過蒸餾之后，進(jìn)入SCR反應(yīng)器中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，最終生成氮?dú)夂退Ｔ摲N方案采用SCR脫硝工藝，一個(gè)鍋爐配置兩個(gè)反應(yīng)器，液氨卸料、儲存和發(fā)生反應(yīng)都為公共系統(tǒng)，煙氣經(jīng)過SCR處理之后，進(jìn)入鍋爐的控預(yù)器、電塵除塵器最終進(jìn)入脫硫系統(tǒng)中。在省煤器和控預(yù)器中間設(shè)置脫硝系統(tǒng)，將設(shè)備安裝在金屬架平臺上，橫截面呈現(xiàn)矩形。反應(yīng)器載荷均勻分布其中。氨氣注射柵格設(shè)計(jì)在通向CSR系統(tǒng)煙道的內(nèi)部帶有注射噴嘴的柵格，確保能夠和其中的氮氧化物的濃度相適應(yīng)。

二、低氮燃燒+SCR工藝應(yīng)用后應(yīng)該采取的安全措施

1.對控預(yù)器和吹灰器進(jìn)行完善

低氮燃燒+SCR工藝投入應(yīng)用之后，為了更好解決冷端換熱元件ABS的堵火問題，應(yīng)該將其更換為高壓水加蒸汽聯(lián)合的雙介質(zhì)吹灰器，這樣既能夠解決元件可能出現(xiàn)的氧化和積塵現(xiàn)象，改善堵塞情況，另一方面還能夠及時(shí)清理設(shè)備中存在的可燃物，避免控預(yù)器出現(xiàn)燃燒現(xiàn)象。

2.對電除塵器進(jìn)行改進(jìn)

應(yīng)用低氮燃燒+SCR工藝后，設(shè)備原有配置的電除塵器已經(jīng)不能滿足工藝要求，因此需要對電除塵器進(jìn)行全面改進(jìn)。對電除塵器進(jìn)行改造之后，出口煙塵排放濃度不得超過50mg/Nm3，通過脫硫系統(tǒng)的煙塵濃度應(yīng)該控制在30mg/Nm3，電除塵器的工作效率應(yīng)該保證在99%以上，在鍋爐滿負(fù)荷運(yùn)行過程中，應(yīng)該達(dá)到鍋爐的設(shè)計(jì)要求。在改造過程中原除塵器煙道通道不變，在原來三個(gè)電場的后部增粘一個(gè)可以移動(dòng)的電極電場，并要適當(dāng)增加總集塵的面積。同時(shí)還要在原電除塵器后部增加一個(gè)距離為5.7m的電場，將原來電場總長度增加到16m左右，該電場增加完畢后，電除塵器出口喇叭口的位置應(yīng)該向引風(fēng)機(jī)室內(nèi)移動(dòng)5.7m左右，引風(fēng)機(jī)入口中心線的位置保持不變。在改造電除塵器的同時(shí)還要對相應(yīng)的制支架設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)。改造后對原來的電場設(shè)備進(jìn)行加高處理，并做好除塵器分流分布重新定位和調(diào)整工作。

3.鍋爐運(yùn)行設(shè)備調(diào)節(jié)和優(yōu)化

3.1對燃燒量和一次風(fēng)量的調(diào)節(jié)

機(jī)組負(fù)荷增加或者減少就是燃料增加或者減少的過程，通過增加或者減少磨煤機(jī)的供給量來增減機(jī)組負(fù)荷。在設(shè)備運(yùn)行過程中要嚴(yán)格執(zhí)行粉風(fēng)配制1：1.9的比例，當(dāng)機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行過程中要控制好磨煤機(jī)的通風(fēng)量，一般控制在每小時(shí)80～90噸左右，對于停止運(yùn)行的磨煤機(jī)要保證一次風(fēng)擋板緊密關(guān)閉，降低或者減少進(jìn)入爐膛內(nèi)的一次風(fēng)量，這樣對于減少氮氧化物的生成有著很大的幫助。當(dāng)機(jī)組處于高負(fù)荷運(yùn)行期間，要保證磨煤機(jī)充足的通風(fēng)能量，避免磨煤機(jī)出現(xiàn)堵塞，一次風(fēng)壓最好穩(wěn)定在9000Pa以上。通過對燃燒量和一次風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)，控預(yù)器換熱元件大大減少，控預(yù)器漏風(fēng)系統(tǒng)數(shù)量顯著增加以及煙道內(nèi)阻力增加都促進(jìn)了引風(fēng)機(jī)能力提升，導(dǎo)致了在機(jī)組高負(fù)荷運(yùn)行過程中一次風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行達(dá)到最大限度，一次風(fēng)母管壓力降低，因此，在日常運(yùn)行過程中要強(qiáng)化監(jiān)督管理。endprint

3.2對送風(fēng)量的調(diào)節(jié)

當(dāng)鍋爐運(yùn)行負(fù)荷發(fā)生變化之后，進(jìn)入鍋爐內(nèi)的風(fēng)量必須和進(jìn)入鍋爐內(nèi)的燃料量中保持相適應(yīng)，進(jìn)入鍋爐內(nèi)風(fēng)量可以使用鍋爐內(nèi)過量空氣系數(shù)進(jìn)行表示（多數(shù)情況下都是采用爐膛出口過量空氣系數(shù)計(jì)算）。在鍋爐控制盤上裝有氧氣量表，控制人員可以結(jié)合相應(yīng)的數(shù)值對鍋爐內(nèi)的空氣量進(jìn)行控制，保證鍋爐內(nèi)的過量空氣系數(shù)保持在最佳水平，從而保證鍋爐有一個(gè)良好的運(yùn)行效率。爐膛出口過量空氣系數(shù)和燃燒設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、燃料種類和性質(zhì)、鍋爐運(yùn)行負(fù)荷有著最直接的聯(lián)系，鍋爐運(yùn)行負(fù)荷越高，所需要的爐膛出口過量空氣系數(shù)也就越小，但是鍋爐在75～100%的額定蒸發(fā)量的范圍內(nèi)，所需要的最佳爐膛出口過量空氣系數(shù)差異性不顯著。而鍋爐在低負(fù)荷運(yùn)行過程中，爐膛出口過量空氣系數(shù)變化值較大，并且揮發(fā)分較低的燃煤所要的爐膛出口過量空氣系數(shù)較大。而對于一般的煤粉鍋爐來說，最佳爐膛出口過量空氣系數(shù)一般維持在1.15～1.25左右。從鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性角度分析，在合理的范圍內(nèi)，爐膛出口過量空氣系數(shù)越大，可以很好的改善燃料和空氣的接觸，增加燃料和空氣的混合效率，有利于燃料安全燃燒，從而很好的減少化學(xué)不完全燃燒和機(jī)械不完全燃燒所造成的熱損失。從鍋爐運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性和可靠性角度分析，如果爐膛出口過量空氣系數(shù)減小，會導(dǎo)致燃料不能完全燃燒，造成煙氣中含有大量的一氧化碳等可燃性氣體，由于灰分在具有還原性氣體中其熔點(diǎn)有下降趨勢，因此很容易導(dǎo)致鍋爐水冷壁接渣，給鍋爐安全運(yùn)行造成嚴(yán)重威脅。此外，由于飛灰對受熱面積的磨損量和煙氣流速的三次方成正比例關(guān)系，因此，當(dāng)爐膛出口過量空氣系數(shù)越大，就會導(dǎo)致受熱面管子和陰風(fēng)葉片的磨損程度加劇，影響鍋爐的安全性能。

風(fēng)量的調(diào)節(jié)是鍋爐安全中的一個(gè)重要項(xiàng)目，它是維持燃燒穩(wěn)定，確保燃料完全燃燒的一個(gè)重要前提。鍋爐內(nèi)的燃料能夠正常穩(wěn)定的燃燒，說明風(fēng)煤比例配置比較恰當(dāng)，此時(shí)，鍋爐內(nèi)燃料燃燒會形成光亮的金黃色火焰，火焰中心位于爐膛的中間部位，火焰穩(wěn)定，不存在明內(nèi)的星點(diǎn)，從煙囪中排出的煙氣為淺灰色或者灰白色。如果鍋爐內(nèi)火焰刺眼，則表示通風(fēng)量較大，如果火焰呈現(xiàn)暗紅色不穩(wěn)定，則表明通風(fēng)能量過小或者通風(fēng)量過量導(dǎo)致鍋爐漏縫而爐膛溫度降低。因此，在鍋爐運(yùn)行過程中檢查爐膛火焰情況十分重要，要綜合多方面因素對通風(fēng)量進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，確保鍋爐運(yùn)行的安全、穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)

[1]張明華.選擇性非催化還原法（SNCR）工藝系統(tǒng)及其常見問題分析[J]. 機(jī)電信息. 2014（03）

[2]劉曉紅.SNCR脫硝裝置在應(yīng)用中需注意的問題[J]. 化工管理. 2014（14）

[3]賈世昌，耿桂淦，宋正華. SNCR脫硝技術(shù)的應(yīng)用探討[J]. 中國環(huán)保產(chǎn)業(yè). 2013（03）

[4]付世龍，宋薔，仲蕾，姚強(qiáng).粉體對分解爐內(nèi)SNCR反應(yīng)影響的研究[J]. 燃料化學(xué)學(xué)報(bào). 2013（05）

[5]葛健，李靜婷，劉輝，劉沛奇，吳少華.熱態(tài)燃燒裝置爐內(nèi)溫度和組分分布及SNCR脫硝實(shí)驗(yàn)研究[J]. 節(jié)能技術(shù). 2012（01）

[6]吳迪，張光學(xué)，池作和，孫公剛，王進(jìn)卿.循環(huán)流化床鍋爐SNCR還原劑噴射系統(tǒng)布置方式研究[J].電站系統(tǒng)工程. 2012（05）

[7]孫曉宇.選擇性非催化還原技術(shù)（SNCR）及其在水泥行業(yè)的應(yīng)用[J]. 環(huán)境科學(xué)與管理. 2012（12）endprint