循環流化床鍋爐煙氣再循環技術應用總結

循環流化床鍋爐煙氣再循環技術應用總結

陳高峰 李新旗

(河南心連心化肥有限公司

河南新鄉 453700)

河南心連心化肥有限公司一分廠共有4臺循環流化床鍋爐，其中1#鍋爐均為35 t/h鍋爐，2#～4#鍋爐均為75 t/h鍋爐，鍋爐煙氣中NOx質量濃度在400 mg/m3(標態)以內。為了滿足國家新的環保指標要求，2014年對鍋爐進行改造，每臺鍋爐新增1套選擇性非催化還原法(SNCR)脫硝系統，通過爐內噴氨水，將排放煙氣中NOx質量濃度控制在200 mg/m3(標態)以內，滿足國家要求的排放標準；之后標準繼續提高，要求排放限值在100 mg/m3(標態)以內，該脫硝系統無法滿足新國標要求。通過技術人員認真研究，采取煙氣再循環技術，將引風機出口煙氣抽至一次風機入口，以降低入爐空氣中氧含量，進而降低爐內火焰中心溫度，減少氮氧化物生成量；同時，由于煙氣中氧含量的降低，熱損失相應減少。通過對4臺鍋爐逐臺進行改造，各鍋爐的NOx排放均達到環保要求，鍋爐運行穩定，產生了較好的環保效益和社會效益。

1 氮氧化物的控制方法

控制氮氧化物排放的技術主要有2種：①燃燒改良法，將燃燒器或爐膛設計成可調整的分級進氣或再燃燒，通過控制燃燒方式控制NOx的生成；②20世紀70年代開發并應用的選擇性催化還原法(SCR)，20世紀80年代中期研發成功并得到廣泛應用的選擇性非催化還原法(SNCR)以及20世紀90年代后期研發成功并在大型燃煤機組得到成熟應用的SNCR/SCR混合法技術。循環流化床鍋爐煙氣SNCR脫硝工藝的NOx脫除率可達到50%以上。SNCR脫除NOx原理：

4NO+4NH3+O2=4N2+6H2O

6NO2+8NH3=7N2+12H2O

通過采取SNCR技術以及煙氣再循環技術(燃燒改良法)有效控制了NOx排放量，正常情況下排放煙氣中NOx質量濃度控制在100 mg/m3(標態)以內。

2 煙氣再循環技術改造流程

煙氣再循環改造流程一般分為2種：①在鍋爐空氣預熱器前抽取一部分煙氣，通過再循環風機直接送入爐內，或與一次風混合后送入爐內，降低入爐空氣中氧含量，從而降低排放煙氣中NOx含量；②在引風機的出口抽取部分煙煙氣，送入一次風機入口，通過引風機出口的正壓與一次風機進口的負壓形成壓差，使煙氣回流形成再循環；為了控制再循環煙氣量，在再循環管道上和一次風機空氣入口設置擋板，通過調節擋板開度來調節煙氣再循環量。從運行安全性、穩定性及經濟性綜合考慮，一分廠決定采取第2種方式，即煙氣直接從引風機出口引至一次風機入口，簡化操作。煙氣再循環技術改造流程見圖1。

圖1 煙氣再循環技術改造流程

3 煙氣再循環技改后效果

2014年8月19日，3#鍋爐經煙氣再循環技改后投運，煙氣中氧含量與NOx含量變化較為明顯，對鍋爐燃燒的影響較小；隨著鍋爐負荷大幅度地調整，煙氣再循環閥門開度隨之作出相應調整。技改投運后，煙氣再循環閥處于全開狀態，通過調節一次風機入口空氣擋板的開度來調整煙氣再循環量。

3.1 氧含量

煙氣再循環技改投運前、后煙氣中氧含量變化較為明顯。投運過程中，主要通過鍋爐本體在線檢測氧含量、手動檢測氧含量、煙囪在線檢測氧含量的數據進行對比分析(表1)：煙氣再循環技改投運后，3#和4#鍋爐本體在線檢測φ(O2)下降2.0%～2.5%，手動檢測φ(O2)下降2.0%；3#和4#鍋爐煙囪在線檢測φ(O2)由7.0%下降至5.0%～6.0%，降低了1.0%～2.0%。由此可見，煙氣排放量減少，熱損失減小；同時，煙氣中的SO2，NOx及煙塵數據通過在線檢測氧含量折算后有所降低，有利于NOx含量環保達標排放。

表1 技改投運前、后煙氣中φ(O2)對比 %

3.2 爐內溫度

運行調試過程中，3#和4#鍋爐的爐溫始終能很好地進行調節，未受到過多的影響，給煤調節無異常情況，鍋爐燃燒穩定。調試前、后的爐膛上部溫度波動范圍在±10 ℃以內，其波動值在正常控制范圍內。

3.3 排煙溫度

通過檢測，一次風冷風與循環煙氣混合后溫度為60 ℃左右。由于空氣預熱器進口風溫的升高幅度較小，空氣預熱器的換熱效果變化不大，排煙溫度未出現明顯升高(表2)。

表2 技改投運前、后排煙氣溫度對比 ℃

3.4 NOx數據

煙氣再循環技改投運后，鍋爐的NOx生成量會出現明顯下降，具體變化數據見表3。

表3 技改投運前、后ρ(NOx)對比 mg/m3(標態)

4 效益分析

鍋爐煙氣再循環技改投運后，煙氣中氧含量降低，使在線氧含量出現明顯下降，折算后數據下降明顯；NOx生成量減少后，在線檢測NOx質量濃度能很好地控制在100 mg/m3(標態)以內，環保效益顯著。

鍋爐煙氣再循環管直徑為530 mm，再循環煙氣流速為20 m/s，經計算再循環煙氣流量為15 876 m3/h(標態)，即減少外排煙氣15 876 m3/h(標態)，減少熱損失15.3 GJ/h，折標煤52 kg/ h，則年節約標煤400 t左右。

5 結語

由于一分廠鍋爐爐型老，煙氣中氮氧化物初始含量高，治理困難，通過多種治理措施綜合運用，煙氣排放氮氧化物含量得到了有效控制。煙氣再循環技改施工簡單、投資費用低、操作相對簡單，改造后運行風險未增加，在較小的投資情況下，取得了明顯的環保、經濟效益，特別適用于自備電廠在用鍋爐的改造。

2015- 08- 18)