垃圾焚燒鍋爐NOX指標與氨耗控制

梁濤

摘? 要：習總書記在十九大報告中指出：“生態文明建設功在當代、利在千秋。我們要牢固樹立社會主義生態文明觀，推動形成人與自然和諧發展現代化建設新格局，為保護生態環境作出我們這代人的努力?！睖p少NOX并降低氨耗是李坑二廠目前面臨的最為重大的挑戰，是為響應習總書記在十九大中的號召勢在必行的舉措，是為提高公司環保經濟運行效益的當務之急。

關鍵詞：垃圾焚燒鍋爐;NOX指標控制;氨耗控制;節能降耗

中圖分類號：TK229.66? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）09-0133-02

Abstract： In his report to the 19th National Congress of the Communist Party of China （CPC）， General Secretary Xi Jinping pointed out： "the construction of ecological civilization has made great contribution to the contemporary era and benefited thousands of years. We should firmly establish the socialist concept of ecological civilization， promote the formation of a new pattern of modernization for the harmonious development of man and nature， and make the efforts of our generation to protect the ecological environment." Reducing NOX and ammonia consumption is the most important challenge facing Li Keng No. 2 Plant at present. It is an imperative measure to respond to General Secretary Xi's call at the 19th CPC National Congress， and it is an urgent task to improve the efficiency of the company's environmental protection and economic operation.

Keywords： waste incineration boiler; NOX index control; ammonia consumption control; energy saving and consumption reduction

1 概述

近年來隨著國家環保指標排放的標準提升，各種物料的市場供應日趨緊張。2017年7月份以來，隨著李坑二廠鍋爐負荷的屢創新高，各種物料的高消耗問題也日益突出。其中，尤其以氨水耗量的大幅升高為代表，2017年全年各月的氨耗普遍高于目標值，如何降低氨耗、響應國家節能降耗的號召、提高公司的環保經濟運行效益，已經成為一個刻不容緩的問題。

2 原因初步分析

2.1 鍋爐運行工況的變化

2.1.1 鍋爐負荷的升高

2.1.2 爐膛溫度的影響

隨著鍋爐負荷的大幅提升，爐膛溫度勢必呈現上升趨勢，而增加二次風量等控制爐溫的手段受限于引風機負荷，布袋壓差等因素，這必然導致爐膛溫度有所上漲。其次，鍋爐長時間維持高負荷運行后，不可避免的將導致爐膛結焦等情況的發生，使爐膛水冷壁吸熱效果下降，煙氣溫度升高。如圖2、圖3。

此項取氨耗最低的5月份做對比，由圖可見，5月份時，三臺爐爐溫均保持在1000℃之內。至11月份時，#1爐爐溫已經基本維持在1050℃以上，#2爐爐溫也已經基本超過1000℃，在1000-1050℃內波動。#3爐由于受到布袋壓差較高以及三通道積灰后溫度較高的限制，負荷相對降低，爐溫也略低于#1、#2爐。

整體來說，至11月份時，三臺爐爐溫呈現總體上升趨勢，以#1爐尤為明顯。而爐膛溫度的上升，勢必導致熱力型NOX的生成加劇，使得NOX指標有所增長。其次，氨水與NOX反應的最佳窗口溫度在850-950℃之間，爐溫的升高已經明顯偏離了此最佳反應溫度窗口。使得氨水與NOX反應的效率降低，導致氨水耗量相對增加。

2.2 外部設備的影響

2.2.1 氨槍霧化效果不良

二分廠目前使用中的氨槍位于鍋爐32.9m前墻（5支）及側墻（左右各1支）。氨水由壓縮空氣進行霧化后送入爐內與NOX反應。正常運行中，由于氨水流量的波動，以及壓縮空氣壓力的波動等，導致實際爐內的氨槍霧化效果無法得到保證。霧化不良時，與NOX進行正常反應將受到影響，使得反應效率大打折扣。

而在對氨槍霧化效果進行調整時，需要拔出氨槍，通過調整氨水量和壓縮空氣量使二者達到最佳混合比例，以求最佳霧化效果。但調整完畢后，若將氨水進口閥和壓縮空氣進口閥關閉，插入套管內之后再打開，則無法了解氨槍投入時真實的霧化效果。這樣的調整方法得到的效果也遠低于需求。

2.2.2 SNCR系統氨水調閥邏輯不合理

目前，二廠SNCR系統氨水調閥通常投入自動控制，跟蹤NOX瞬時值自動調節，運行中通常設置在120mg/m3，只要瞬時值高于120mg/m3，氨水調閥將持續開大。其設計最大流量DCS值為182kg/h，但在實際運行中，氨水調閥開至100%時，實際流量已經遠超182kg/h，就地混合柜流量通常會達到300kg/h以上。氨水流量過大將直接影響氨槍霧化效果，使得霧化不良，顆粒不夠細，導致氨水與NOX反應效率大大降低，對氨水造成不必要的浪費。

3 解決措施

3.1 解決方針

通過上文分析可知，影響NOX指標和氨水耗量的因素紛繁復雜。針對以上各種原因，運行部在近來進行了多項試驗和調整，基本原則是力求在能保持鍋爐高負荷運轉的前提下，實現NOX指標的低排放和噸垃圾氨耗的降低。

3.2 爐膛溫度

在得出爐膛溫度對氨水耗量的影響后，取#1爐作為試驗對象，進行了降低爐溫的試驗。11月17日16時-11月18日16時，將#1爐目前的爐溫（一爐膛上部）由1100左右降低至1000℃以內，觀察爐溫降低后對氨水耗量的影響。而#1爐在爐溫1050℃的運行工況下，氨耗均保持在3500-4000kg/d。

此外，#1爐負荷在爐溫1000℃時出現明顯下降，試驗期間負荷均在60t/h左右波動，而目前負荷均值為68t/h左右，因此，氨耗的降低受到了爐溫和負荷兩方面的影響。負荷上升和爐溫上升時，氨耗的增加尤其明顯。

根據此試驗結果，運行部已指導運行人員在運行中保持高負荷運行的同時，適當控制爐溫不要太高，例如在垃圾熱值較高時，采取適當降低一次風溫等手段，抑制熱力型NOX的生成，降低NOX指標、解決氨水消耗。

3.3 氨槍霧化

本月已對二廠三臺爐氨槍全部進行調整，在打開壓縮空氣和氨水進口閥的情況下進行調整，調整完畢后直接插入套管，避免由于開關閥門開度不同導致的霧化效果變化。

此外，已安排運行人員提高對氨槍霧化效果的檢查頻率，盡量減少由于霧化效果不佳導致的氨水額外消耗。

4 處理結果分析

1爐于12月8日完成邏輯更改之后，12月10日停爐，12月14日完成啟爐。此處取正常運行后12月15日數據作為分析對象，12月15日全天氨水耗量。

12月15日每小時氨耗基本在80～140kg/h流量內波動。全天小時氨耗平均值為111.06kg/h，全天氨耗累計值為2665.5kg，遠低于此前的3500-4000kg/d。與此同時，#1爐12月15日全天平均負荷為69t/h，全天累計產汽量為1656t。

若以2665.5kg/d的數據作為參考，按12月15日#1爐垃圾焚燒量732t計算，理想情況下，#1爐的噸垃圾氨耗將下降至3.64kg/t左右，遠低于11月平均值5.32kg/t。#2、#3爐12月16日完成更改，效果后續跟進觀察。

參考文獻：

[1]姚強.NOX的產生機理與排放控制技術[D].北京：清華大學，2017.

[2]許永，宋文濤.氮氧化物（NOX）治理技術研究[A].北京：北京礦冶研究總院，2017.

[3]吳碧君，劉曉勤，王述剛，等.煙氣脫硝工藝及其化學反應機理[J].電力科技與環保，2006，02：15-17.