鍋爐煙氣SNCR脫硝技改總結(jié)

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(duì)原有脫硝系統(tǒng)的噴槍更換，在噴槍前增加計(jì)量分配裝置進(jìn)行控制調(diào)節(jié)和優(yōu)化選擇噴槍布置點(diǎn)，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(shè)備和儀表，使新系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)簡單、可靠、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：小流量多布點(diǎn)；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(guān)問題。為保證設(shè)備的長期安全高效運(yùn)行，降低運(yùn)行成本，降低員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善現(xiàn)場(chǎng)及周邊環(huán)境，緩解環(huán)保排放壓力，需要對(duì)原SNCR脫硝系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造。

1.2原系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)及現(xiàn)場(chǎng)情況簡介

1.2.1設(shè)計(jì)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(dòng)；

1.2.2原系統(tǒng)情況簡介

1）1x130t/h鍋爐設(shè)置有1套卸氨裝置、1套氨水及稀釋水存儲(chǔ)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(biāo)高爐膛前墻，在爐膛～13.5m標(biāo)高至爐膛出口～20m標(biāo)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(yīng)溫度窗口；

2）每臺(tái)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(jī)械霧化方式，冷卻風(fēng)采用鍋爐一次風(fēng)；

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(tái)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(shè)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(jī)械霧化方式，1臺(tái)爐氨水消耗量為15t/d，實(shí)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(dòng)，最大脫硝效率～50%，系統(tǒng)未單獨(dú)配置氨逃逸監(jiān)測(cè)設(shè)備和脫硝出口CEMS設(shè)備，CEMS設(shè)備利用煙囪入口CEMS監(jiān)測(cè)設(shè)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(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行成本過高，分析原因入下：

1）噴槍選型不合理導(dǎo)致反應(yīng)不充分造成氨水耗量增加

由于采用機(jī)械式霧化噴槍，相對(duì)雙流體噴槍霧化效果較差，導(dǎo)致氨水溶液噴入爐膛時(shí)不能充分的與煙氣中NOx反應(yīng)，機(jī)械霧化后噴槍出口氨水溶液實(shí)際噴出效果為小液滴狀態(tài)，優(yōu)點(diǎn)是噴射距離遠(yuǎn)，缺點(diǎn)在于噴出后的液體成液滴狀態(tài)，實(shí)際參與反應(yīng)的液滴總比表面積較小，導(dǎo)致氨水液滴與煙氣反應(yīng)不完全，氨逃逸增大，使得運(yùn)行過程中實(shí)際的氨水耗量遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)值；

2）噴槍數(shù)量設(shè)置不合理導(dǎo)致覆蓋面積過小反應(yīng)不充分造成氨水耗量增加

由于原系統(tǒng)每臺(tái)爐只設(shè)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(dǎo)致了一部分煙氣中含有的NOx隨煙氣進(jìn)入尾部煙道，脫硝系統(tǒng)只反應(yīng)了噴槍覆蓋區(qū)域內(nèi)煙氣中的NOx，在尾部監(jiān)測(cè)時(shí)顯示NOx濃度偏高，再加上噴槍噴射點(diǎn)的布置位置不恰當(dāng)，在爐膛出口煙道后煙氣中的NOx實(shí)際由兩部分組成，一種為原煙氣中未參與反應(yīng)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(dòng)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(biāo)準(zhǔn)，最終的結(jié)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(jìn)入噴槍前段增加計(jì)量分配裝置，對(duì)進(jìn)入每支噴槍的噴射量進(jìn)行控制并計(jì)量，增加一路壓縮空氣作為噴槍霧化風(fēng)，霧化風(fēng)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(yīng)效率，降低了氨逃逸，較少氨水消耗量。

2）更換原有機(jī)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(fēng)，壓縮空氣入口接止回閥防止氨水倒流進(jìn)入壓縮空氣管路。通過計(jì)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(dá)到最佳的配比，實(shí)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(shè)置有4支噴槍，改造后的噴槍數(shù)量為8支/臺(tái)爐，采取小流量多布點(diǎn)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(jìn)入尾部煙氣中未參與反應(yīng)的NOx，提高脫硝效率的同時(shí)減少了氨水的噴入量。

4）重新選擇噴槍布置點(diǎn)，130t/h鍋爐脫硝噴槍布置點(diǎn)由原來的～13m標(biāo)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(tái)爐共計(jì)設(shè)置8支噴槍。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，爐膛出口位置煙氣溫度滿足SNCR脫硝反應(yīng)區(qū)間，調(diào)整噴槍布點(diǎn)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(yīng)時(shí)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(duì)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(xiàng)目改造完成后脫硝系統(tǒng)運(yùn)行單臺(tái)爐18%濃度的氨水平均耗量≤120.68Kg/h。改造后脫硝裝置應(yīng)能快速啟動(dòng)投入運(yùn)行，在鍋爐啟動(dòng)調(diào)整時(shí)有良好的適應(yīng)性，在運(yùn)行條件下，能可靠和穩(wěn)定的連續(xù)運(yùn)行，并能適應(yīng)鍋爐的啟動(dòng)、停機(jī)和負(fù)荷波動(dòng)。

4.2經(jīng)濟(jì)效益

4.2.1直接經(jīng)濟(jì)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(shí)常面臨著超標(biāo)排放環(huán)保罰款問題，運(yùn)行人員需集中精力進(jìn)行調(diào)整檢修，改造后系統(tǒng)能可靠和穩(wěn)定的連續(xù)運(yùn)行，減少了環(huán)保壓力的同時(shí)降低了運(yùn)行人員負(fù)荷。

5 結(jié)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(yùn)行人員頻繁調(diào)整檢修的問題，又為電廠降低了運(yùn)行成本，系統(tǒng)控制簡單、自動(dòng)化程度高，故障率極低，改造后效果遠(yuǎn)超電廠方預(yù)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(yīng)溫度窗口有關(guān)系，還跟還原劑與煙氣中NOx的反應(yīng)時(shí)間（停留時(shí)間）、還原劑總表面覆蓋面積等有關(guān)系。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳彬，姚麗萍，SNCR技術(shù)在循環(huán)流化床鍋爐煙氣脫硝中的應(yīng)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(hù)，SNCR脫硝技術(shù)在循環(huán)流化床鍋爐上的應(yīng)用，2014年第31卷第1期：52-53.