鍋爐煙氣SNCR脫硝技改總結

姬正喜

摘要：循環(huán)流化床鍋爐煙氣SNCR脫硝系統(tǒng)技改工程通過對原有脫硝系統(tǒng)的噴槍更換，在噴槍前增加計量分配裝置進行控制調(diào)節(jié)和優(yōu)化選擇噴槍布置點，解決原有系統(tǒng)經(jīng)常還原劑氨水用量大和脫硝效率不穩(wěn)定等問題，并且最大限度利用好原有設備和儀表，使新系統(tǒng)實現(xiàn)簡單、可靠、經(jīng)濟的運行。

關鍵詞：小流量多布點；脫硝效率；SNCR；氨水耗量低；SNCR技改

1 概況

1.1 工程概況

陽谷森泉熱電有限公司1x130t/h循環(huán)流化床鍋爐煙氣SNCR脫硝系統(tǒng)由江蘇某廠家承建（一下簡稱原系統(tǒng)），建成投產(chǎn)后，一直存在還原劑氨水用量大，脫硝效果不好等問題，投入了大量的人力物力來解決相關問題。為保證設備的長期安全高效運行，降低運行成本，降低員工的勞動強度，改善現(xiàn)場及周邊環(huán)境，緩解環(huán)保排放壓力，需要對原SNCR脫硝系統(tǒng)進行技術改造。

1.2原系統(tǒng)設計參數(shù)及現(xiàn)場情況簡介

1.2.1設計參數(shù)

1）鍋爐規(guī)模：1x130t/h循環(huán)流化床鍋爐；

2）脫硝工藝：選擇性非催化還原脫硝工藝

3）鍋爐煙氣量：200000m3/h；

4）排煙溫度：140℃；

5）煙氣初始NOx排放濃度≤300mg/Nm3；

6）SNCR脫硝系統(tǒng)后NOX排放濃度100～180mg/Nm3之間波動；

1.2.2原系統(tǒng)情況簡介

1）1x130t/h鍋爐設置有1套卸氨裝置、1套氨水及稀釋水存儲裝置、1套輸送裝置和1套爐前噴射裝置。

2）SNCR脫硝系統(tǒng)噴槍布置在鍋爐爐膛～13m標高爐膛前墻，在爐膛～13.5m標高至爐膛出口～20m標高區(qū)間爐膛前墻為一整面墻式水冷壁，該區(qū)域溫度約900～1000℃，滿足SNCR脫硝工藝反應溫度窗口；

2）每臺爐布置噴槍數(shù)量4支，噴槍直徑為φ57mm，額定流量未知，采用機械霧化方式，冷卻風采用鍋爐一次風；

3）SNCR脫硝系統(tǒng)氨水消耗量為：1x130t/h耗量15t/d（18%濃度氨水），即每臺爐為625Kg/h。

2 原系統(tǒng)情況分析

原系統(tǒng)為SNCR脫硝系統(tǒng)，還原劑采用18%氨水，1x130t/h鍋爐脫硝系統(tǒng)各設置4支噴槍/爐，4支噴槍布置于鍋爐爐膛前墻，布置高度約13m層，噴槍采用機械霧化方式，1臺爐氨水消耗量為15t/d，實際初始氮氧化物排放濃度：≤300mg/Nm3，脫硝后氮氧化物排放濃度：150～180mg/Nm3之間波動，最大脫硝效率～50%，系統(tǒng)未單獨配置氨逃逸監(jiān)測設備和脫硝出口CEMS設備，CEMS設備利用煙囪入口CEMS監(jiān)測設備。

現(xiàn)有系統(tǒng)最主要的問題存在于氨水耗量過大和脫硝效率不穩(wěn)定，導致系統(tǒng)運行成本過高，分析原因入下：

1）噴槍選型不合理導致反應不充分造成氨水耗量增加

由于采用機械式霧化噴槍，相對雙流體噴槍霧化效果較差，導致氨水溶液噴入爐膛時不能充分的與煙氣中NOx反應，機械霧化后噴槍出口氨水溶液實際噴出效果為小液滴狀態(tài)，優(yōu)點是噴射距離遠，缺點在于噴出后的液體成液滴狀態(tài)，實際參與反應的液滴總比表面積較小，導致氨水液滴與煙氣反應不完全，氨逃逸增大，使得運行過程中實際的氨水耗量遠大于設計值；

2）噴槍數(shù)量設置不合理導致覆蓋面積過小反應不充分造成氨水耗量增加

由于原系統(tǒng)每臺爐只設置了4支直徑為φ57mm噴槍且只布置在爐膛前墻，噴槍出口呈扇形，4支噴槍噴射出的扇形總面積并不能完全覆蓋煙氣截面，導致了一部分煙氣中含有的NOx隨煙氣進入尾部煙道，脫硝系統(tǒng)只反應了噴槍覆蓋區(qū)域內(nèi)煙氣中的NOx，在尾部監(jiān)測時顯示NOx濃度偏高，再加上噴槍噴射點的布置位置不恰當，在爐膛出口煙道后煙氣中的NOx實際由兩部分組成，一種為原煙氣中未參與反應的NOx，另一種為噴入過量氨水后二次燃燒新生成的NOx；在這種工況下控制系統(tǒng)通過自動增大了噴入鍋爐內(nèi)的氨水量來中和煙氣中的NOx，直到尾部CEMS中反饋回控制室的NOx數(shù)值滿足排放標準，最終的結果是氨水消耗量增加。

3 技改方案

1）在稀釋后的氨水管路進入噴槍前段增加計量分配裝置，對進入每支噴槍的噴射量進行控制并計量，增加一路壓縮空氣作為噴槍霧化風，霧化風的主要作用在于使噴槍出口噴射出的液體成霧滴狀態(tài)，液滴粒徑大大縮小，數(shù)量成倍的增加，使得液滴總比表面積的增加提高了反應效率，降低了氨逃逸，較少氨水消耗量。

2）更換原有機械霧化噴槍，選用雙流體噴槍，一路接稀釋后的氨水，一路接壓縮空氣用于霧化風，壓縮空氣入口接止回閥防止氨水倒流進入壓縮空氣管路。通過計量分配裝置氨水路的調(diào)節(jié)閥和壓縮空氣路的調(diào)節(jié)閥使氣水達到最佳的配比，實現(xiàn)噴射的霧化氨水充分與煙氣混合，使脫硝的效率最大化。

3）增加噴槍數(shù)量，原來系統(tǒng)設置有4支噴槍，改造后的噴槍數(shù)量為8支/臺爐，采取小流量多布點的手段增加噴槍噴射面積，使得噴入氨水的噴射面積完全覆蓋煙氣截面，避免了原系統(tǒng)進入尾部煙氣中未參與反應的NOx，提高脫硝效率的同時減少了氨水的噴入量。

4）重新選擇噴槍布置點，130t/h鍋爐脫硝噴槍布置點由原來的～13m標高爐膛前墻更改至爐膛出口水平煙道頂部和高溫過熱器入口側(cè)墻位置，在爐膛水平煙道位置從煙道頂部開孔布置4支噴槍，在高溫過熱器左右側(cè)墻各布置2支噴槍，即每臺爐共計設置8支噴槍。結合現(xiàn)場實際情況，爐膛出口位置煙氣溫度滿足SNCR脫硝反應區(qū)間，調(diào)整噴槍布點至此處最大的作用在于縮短了噴入煙氣中的氨水與煙氣中NOx的反應時間，減少了由于爐膛內(nèi)二次燃燒煙氣中新生成的NOx。

4）利用原有控制系統(tǒng)，共用系統(tǒng)利舊。

4 技改效果及效益分析

4.1改造效果

改造后脫硝系統(tǒng)整體可利用率高于98%，對鍋爐整體的影響≤0.5%，脫硝系統(tǒng)出口NOx排放濃度≤80mg/Nm3，脫硝效率≥72%，氨氮比（NSR）≤1.3，自2016年12月項目改造完成后脫硝系統(tǒng)運行單臺爐18%濃度的氨水平均耗量≤120.68Kg/h。改造后脫硝裝置應能快速啟動投入運行，在鍋爐啟動調(diào)整時有良好的適應性，在運行條件下，能可靠和穩(wěn)定的連續(xù)運行，并能適應鍋爐的啟動、停機和負荷波動。

4.2經(jīng)濟效益

4.2.1直接經(jīng)濟效益

改造前系統(tǒng)還原劑18%濃度的氨水消耗量為625Kg/h，改造后系統(tǒng)還原劑18%濃度的氨水消耗量為120.68Kg/h。

4.2.2間接效益

改造前，脫硝效率不穩(wěn)定時常面臨著超標排放環(huán)保罰款問題，運行人員需集中精力進行調(diào)整檢修，改造后系統(tǒng)能可靠和穩(wěn)定的連續(xù)運行，減少了環(huán)保壓力的同時降低了運行人員負荷。

5 結論

1x130t/h循環(huán)流化床鍋爐煙氣脫硝系統(tǒng)的改造是成功的，既解決了脫硝效率不穩(wěn)定面臨的環(huán)保壓力的問題，降低了運行人員頻繁調(diào)整檢修的問題，又為電廠降低了運行成本，系統(tǒng)控制簡單、自動化程度高，故障率極低，改造后效果遠超電廠方預期的改造目的，由此可見SNCR脫硝系統(tǒng)中影響脫硝效率和降低還原劑消耗量不僅跟反應溫度窗口有關系，還跟還原劑與煙氣中NOx的反應時間（停留時間）、還原劑總表面覆蓋面積等有關系。

參考文獻：

[1]陳彬，姚麗萍，SNCR技術在循環(huán)流化床鍋爐煙氣脫硝中的應用，電力科技與環(huán)保，2012年第28卷第5期：25-27.

[2]白昌先，石油化工腐蝕與防護，SNCR脫硝技術在循環(huán)流化床鍋爐上的應用，2014年第31卷第1期：52-53.