關于循環流化床鍋爐脫硝提效改造的實踐

闞言強

山東王晁煤電集團熱電有限公司

關于循環流化床鍋爐脫硝提效改造的實踐

闞言強

山東王晁煤電集團熱電有限公司

闡述了循環流化床鍋爐在脫硝運行方面存在的問題，通過控制入爐煤顆粒度，改進水平煙道的口徑和角度，增加煙氣再循環系統，經過實踐應用，得出了成功的經驗，環保達到超低排放要求，節約了脫硝劑的使用，收到良好的經濟效益和環保效益；這種綜合的改造經驗在電站流化床鍋爐方面值得推廣應用。

循環流化床鍋爐脫硝；提效；改造

1.引言

循環流化床鍋爐技術是近十幾年來迅速發展的一項高效低污染清潔燃燒技術，特別在電站領域得到廣泛的商業應用，相對于煤粉爐來說煤種適應性廣、沒有復雜的制粉系統，特別適用于區域性熱電聯產機組，最大的優點是NOx的原始排放濃度小，所以一般采用SNCR+SCR聯合脫硝技術，來滿足日趨嚴格的環保要求。

山東王晁煤電集團熱電有限公司兩臺濟南鍋爐廠生產的130T/H高溫高壓循環流化床鍋爐，采用SNCR+SCR聯合脫硝技術進行脫硝，20%的氨水作為還原劑，但是在實際運行中脫銷效果不好，處于排放標準要求的上限，稍有波動就出現排放超標現象，一直是困擾生產運行的難題。

2.原因分析

（1）鍋爐運行中負荷70～95%時，流化床溫950～990℃，爐膛上部出口770～800℃，爐膛出口煙氣含氧量5～6%，此時上部雙側水平煙道的10支氨水噴槍全部投入，尾部NOx的排放折算后濃度為180～200mg/M3，運行工況稍有波動，就會出現超標；尾部煙道省煤器處的催化劑經常出現堵塞，催化劑模塊半年就需要再生或更換一次。經過分析認為流化床溫與爐膛出口煙溫溫差大，床溫高造成NOx生成濃度高，而爐膛上部出口煙溫低，溫度過低，反應速率很慢，使大量反應劑來不及參與反應，因而降低了脫硝效率，并且增加反應劑逃逸量，造成大量的氨水浪費和二次污染。

（2）流化床溫與爐膛上部出口煙溫溫差大，主要原因燃煤顆粒度不均，小顆粒度的占比例少，爐膛差壓小0.1～1.3KPa，燃燒后煙氣攜帶困難；旋風分離器分離效率低，部分細小顆粒沒有分離出來就被帶到尾部煙道了，導致循環灰灰量少，返料量下降，返料對于床料的冷卻能力降低，從而導致原有的熱平衡打破，造成流化床的床溫較高，為降低床溫，需要加大風量，從而進一步導致過量空氣系數增大，能耗上升，最終表現在爐膛上、下部溫差大。

（3）大量使用一次風，一、二次風比例失調，爐膛內富氧燃燒使流化床溫高，且尾部煙氣含氧量增加，致使NOx的排放折算濃度高。

3.解決辦法

（1）控制入爐煤顆粒度。維修輸煤系統的滾筒篩，提高篩分率，減少破碎量以減輕破碎機負擔；制定出定期更換制度，定期更換破碎機的篦子和錘頭，避免超期服役；在破碎機出口增加震動回篩系統，即把破碎過的煤再篩分一遍，使粒徑大于12毫米的煤重新回到破碎機二次破碎，從而保證入爐煤的顆粒度，以便煤顆粒在爐膛內充分燃燒，增加爐膛差壓。

（2）提高旋風分離器的分離效率。第一：從加速煙氣入手，提高煙氣進入分離器的切向速度來增加灰顆粒的離心力，這樣灰顆粒更容易分離出來。采用耐火澆筑料和耐熱鋼筋，把水平煙道截面改造成縮口變徑和下傾方向，這樣煙氣流速得以提高，下傾的煙道口更容易分離飛灰顆粒；第二：采用與中心筒同樣材質的耐熱合金鋼把中心筒沿高度方向增加100毫米，來保證分離效率的提高。

（3）采用煙氣再循環系統，降低尾部煙氣含氧量。其原理是在鍋爐排煙前抽取一部分低溫煙氣直接送入爐內，或與一次風或二次風混合后送入爐內，這樣不但可降低燃燒溫度，而且也降低了氧氣濃度，進而降低了NOx的原始生成濃度。再循環煙氣量與不采用煙氣再循環時的煙氣量之比，稱為煙氣再循環率。煙氣再循環率一般控制在10-15%。當采用更高的煙氣再循環率時，燃燒會不穩定，未完全燃燒熱損失會增加。在引風機出口取經過除塵的凈煙氣，通過Φ600煙道，利用自身壓差送到一次風機入口，不需要增加加壓風機和控制系統，再由一次風機加壓送入點火風室，根據鍋爐負荷大小掌握調節閥開度控制再循環煙氣量，達到最佳工況。此舉通過降低一次風的含氧量來降低床溫、降低排放折算系數。

4.結論

通過以上幾條改造措施，效果明顯，改造前后各運行數據如下表：

負荷煙氣含氧量氨水用量L/H NOx排放mg/M3T/H 120改造前改造后床溫（平均）℃960爐膛出口煙溫（平均）℃790 280 190 120 30 850 840 % 6 3 25

在相同鍋爐負荷的前提下，經過改造，鍋爐效率不變，飛灰可燃物未見增加，氨水使用僅相當于改造前的十分之一，而且達到了環保排放的要求。

在電站循環流化床鍋爐中普遍存在脫硝效率低，氨水用量高的問題，改造前、后通過報表分析，改造后，使入爐煤顆粒度均勻，燃燒效率提高了，通過煙氣再循環降低了床溫，爐膛上、下部溫差減小，降低NOx的原始生成，達到超低排放的要求；氨水使用量大幅減少，并能提高了反應效率，從而減小氨的逃逸率，延長尾部SCR催化劑的使用壽命。年節約氨水約150多萬元，經濟效益明顯，環保效果顯著，是非常值得推廣的脫硝提效改造經驗。

［1］GB13223--2011火電廠大氣污染物排放標準［S］.

［2］王恩祿等，低氮燃燒技術及其在我國燃煤電站鍋爐中的應用［J］.動力工程，2004（24）

闞言強（1975-），男，漢，畢業于山東科技大學熱能動力工程專業，高級技師、工程師，現任山東王晁煤電集團熱電有限公司總經理，研究方向：電站鍋爐節能、環保改造。