低氮燃燒與SCR脫硝技術相結合的改造

安建軍 肖作義 郝杰東 谷兆全 劉翠

摘 要：本文簡單介紹了低氮燃燒與SCR脫硝技術相結合的改造方案，闡述了改造之后的安全問題，針對這些問題展開深入的研究分析，結合本次研究，發表了一些自己的建議看法，希望可以提高低氮燃燒與SCR脫硝技術相結合的改造有效性，維持安全、穩定生產。

關鍵詞：低氮燃燒；SCR脫硝技術；結合；改造

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.06.035

氮氧化物屬于燃煤電廠排放的一種主要污染物，隨著當前環境為題的日益加劇，為了更好地滿足社會經濟可持續發展需要，燃煤電廠必須要采取相應的措施降低氮氧化物排放量，保證其處于允許范圍。當前燃煤鍋爐所采取的控制措施主要集中在兩個方面，一方面是針對燃燒過程中氮氧化物的生成展開控制，比如說低氮燃燒器，另一方面是針對生成的氮氧化物采取相應的處理措施，比如說SCR脫硝技術等，單一措施的應用污染控制效果不是十分理想，兩者聯合在一起，可以取得非常好的應用效果，本文就此展開了研究分析。

1 改造方案

首先，對鍋爐二次風噴口的二次風重新分配，利用鍋爐內風道和分級，從空預器出口處抽出月30%的二次風，經旋轉對沖燃燼風噴口進入爐內，在強烈旋轉對沖下，充分燃燒因為缺氧燃燒所產生的氣相燃燒物質，通過這種方式，可以實現對燃燒初期熱力氮和燃料氮生成的有效控制，將氮氧化物 還原為無害產物，實現低氮燃燒。另外，在鍋爐省煤器以及空預器間布置SCR反應器，經過催化劑模塊之后，氮氧化物會被還原為無害產物，實現對氮氧化物的高效處理。

（1）低氮燃燒改造。這方面的改造主要是在煤燃燒過程中，通過對燃燒環境的調整，實現對煤燃燒過程中氮氧化物生成量的有效控制。在實際的改造過程中，可以在鍋爐燃燒器上方等位置增加燃燼風設備，減少主燃燒區域空氣量，將過量空氣系數控制在1以下。采取低氮燃燒改進措施，不僅能夠實現對氮氧化物的生成量的有效控制，同時還能降低爐膛內燃燒最高溫度，降低熱力型氮氧化物的生成量。

（2）SCR脫銷系統改造。SCR技術的應用，將氨氣從反應器入口煙道噴入，與煙氣充分混合進入反應器，反應器中有大量催化劑，會發生氧化還原反應，實現對氮氧化物的分解。煙氣中氮氧化物中，一氧化氮占95%，二氧化氮占5%，氨氣與空氣充分混合后整流流入SCR反應器，生成氮氣和水等產物。應用SCR脫銷工藝，單個爐內存在兩個反應器，SCR系統處理省煤器出口煙氣后最終進入脫硫系統。脫銷反應器在空預器和省煤器間布置，在金屬構架平臺安裝，可以提高鋼板托起效果。反應器方面載荷分布均勻，借助滑動軸承墊等向支撐結構傳遞。

2 低氮燃燒與SCR脫硝技術改造后在鍋爐安全運行方面的影響

（1）在鍋爐鋼架方面的影響。鍋爐在最初設計階段，并未考慮到脫銷系統的加裝，鍋爐鋼架不一定能承受脫銷裝置荷載，在確定脫銷系統之后，需要結合荷載分布圖重新核算鍋爐鋼架和基礎性能。

（2）在空預器方面的影響。首先，煙氣中三氧化硫轉化率增大，煙氣三氧化硫含量增高，酸露點溫度升高，酸腐蝕以及堵灰現象更為嚴重；再次，SCR脫銷系統中，三氧化硫、氨氣以及水蒸氣在高溫作用下會產生硫酸氫銨，該物質中度酸性，粘性大，容易粘附與空預器元件表面，加劇腐蝕，另外該物質還會堵塞在低溫度，導致空預器阻力受到影響，必須要保證空預器有足夠的清系能力；最后，對比加裝脫銷系統前，因為增加有SCR裝置，整個煙道系統會承受較高阻力，空氣與煙氣在空預器中會出現一定的壓差，容易增大漏風可能。

（3）在引風機方面的影響。安裝脫銷裝置后，整個煙道會增加約1000Pa阻力，另外，低氮燃燒器在改造過程中也會進一步增大煙道中煙氣阻力，因此，需要考慮對引風機增容。

（4）在鍋爐飛灰方面的影響。脫銷過程是一個化學反應過程，氮氧化物在催化劑作用下與氨氣生成氮氣跟水，氮氣本身不會影響到飛灰，但是生成水后，煙氣中的含水率會有一定的增大。氨氣存在有逃逸現象，會一定程度上影響到飛灰，部分氨氣吸附于灰粒，灰粒表現為弱堿性，容易腐蝕銅、鋅等金屬，因此，長期接觸飛灰部位盡量避免選擇這類金屬。

3 低氮燃燒與SCR脫硝技術改造后安全措施

（1）改造吹灰器以及空預器。SCR脫硝系統投入運行后，為了實現對冷端換熱元件堵灰問題的有效解決，選擇雙介質吹灰器替代之前的冷端吹灰器，改造之后，不僅能夠將換熱元件的積灰和氧化皮及時清理，同時還能將積聚的可燃物清理干凈，降低火災隱患。在改造空預器轉子隔倉后，換熱器元件變為雙層布置。

（2）改造電除塵器以及引風機。在電除塵器改造方面，之前使用的是雙室三電場靜電除塵器，不能滿足鍋爐改造之后的運行需要，在改造之后，原三電場后增加移動電極電場，升高原電場高度，增加總集塵面積。新增第四電場，應用移動電極技術，形成3+1除塵方式，加高原有三電場，重新標定和調整除塵器氣流分布。

在引風機改造方面，因為整個煙道阻力升高，再綜合考慮除塵器改造等之后，引風機展開增容改造，改造之后的引風機發電功率2500kW，能夠滿足實際需要。

（3）鍋爐燃燒運行調節優化。調節燃料量以及一次風量，低負荷運行狀態下，磨煤機通風量控制在（40-45t/h），磨煤機停運后關閉一次風擋板，降低爐內一次風量，實現對氮氧化物生成量的控制，高負荷運行狀態下，保證磨煤機通風量，避免有滿煤等情況出現。另外，調節送風量和燃燒器，保證爐內送入風量與燃料量相適應。

4 結束語

為了更好地滿足實際生產需要，降低氮氧化物排放量，應用低氮燃燒與SCR脫硝技術相結合的策略，提高氮氧化物控制有效性。但是低氮燃燒與SCR脫硝技術相結合之后，會暴露出一些安全問題，結合實際問題，采取針對性的解決策略，維持運行安全穩定性。

參考文獻：

[1]孫立國.“低氮燃燒+SCR”聯合脫硝技術在350MW煤粉鍋爐改造中的應用[C].第五屆發電廠鍋爐優化改造與配煤摻燒技術經驗交流研討會論文集，2015：363-367.

作者簡介：安建軍（1985-），男，內蒙古人，本科，工程師，主要研究方向：鍋爐節能。

*為通訊作者