鍋爐負荷提高及低氮燃燒改造措施的研究

路道偉 張永亮 李曉彤（兗礦魯南化工有限公司，山東 棗莊 277500）

鍋爐運行工況影響著整個化工后系統的穩定，本文著重分析了該車間1#、3#鍋爐負荷率過低、脫硝裝置運行條件不佳等問題，并且針對每個問題癥結采取相應的措施，通過各項改造實現了提高負荷，滿足更加嚴格環保要求的目的。

我公司現有三臺循環流化床鍋爐，其中1#、2#鍋爐型號為HG-9.8/130-M5，3#鍋爐型號為UG-9.8/260-M2，三臺鍋爐均安裝有SNCR脫硝系統，還原劑為15%左右的氨水，返料系統配置兩臺返料風機，用于鍋爐返料系統，SNCR噴槍霧化風采用除塵系統用壓縮空氣。

為提高鍋爐負荷及實現外排煙氣中NOx 滿足更加嚴格的環保要求，我車間先后對兩臺鍋爐實施提高負荷及低氮燃燒改造，分別于2019年10月、2020年1月對3#、1#鍋爐進行改造，現就改造前后情況做以下總結：

1 改造前運行情況

1.1 鍋爐負荷率低

3#鍋爐設計負荷為260t/h，實際運行滿負荷為190t/h，滿負荷率只有73.08%，1#爐設計負荷為130t/h，實際運行滿負荷為105t/h，滿負荷率只有80.77%，鍋爐效率明顯偏低；

1.2脫硝運行工況差

（1）在1#與3#爐同時運行情況下，SNCR 脫硝系統投用，兩爐用氨量分別為0.6m3/h、1.2m3/h，外排煙氣中NOX指標基本維持在70-90mg/m3，偶爾會出現高于100mg/m3的情況，無法滿足2020年低于50mg/m3的更加嚴格的環保要求；（2）1#鍋爐負荷在105t/h 時料床溫度在980℃左右，返料器上部溫度基本在820-880℃；3#鍋爐負荷在190t/h時料床溫度在990℃以上，返料器上部溫度基本在850℃左右，兩爐的返料器處溫度偏低。低負荷狀況下，返料器溫度更低，脫硝反應溫度不佳。在鍋爐床溫高，無調節余地的情況下，為保證外排煙氣NOX 指標合格，氨水用量始終在高位，大量氨水逃逸進入氨法濕式脫硫裝置，造成脫硫物料結晶惡化，脫硫運行困難。

2 原因分析

2.1 物料循環系統存在缺陷

（1）該爐爐膛后部旋風分離器存在煙氣入口結構不合理，中心筒偏置角度不足，插入長度不夠，中心筒直徑過小等缺陷，無法滿足分離效率，物料循環分離效率低，循環量不足。（2）返料風帽開孔率過小，返料風阻不足，返料風與松動風配比不佳，造成循環物料不足。

2.2 布風系統設計存在缺陷

（1）爐膛布風板風帽使用的是通風直徑為5mm，每個開孔數為10個的蘑菇型風帽，開孔率為2.4%，當前工況下送風量不足，布風板阻力過低，造成床溫過高，換熱面傳熱率低，造成鍋爐實際傳熱少，負荷低。（2）布風板南北兩側有一定斜坡，且南北側包墻分別設置有給煤孔與返料孔，該部分的布風阻力較大，使床內布風不均。

2.3 鍋爐尾部煙道積灰嚴重

影響傳熱效果，排煙熱利用率不佳，排煙熱損失過大。

2.4 原有SNCR 系統運行配置不佳，脫硝率無法滿足新的環保要求

（1）1#鍋爐兩側分別配置3 個噴槍，共6 只噴槍；3#鍋爐兩側分別配備4只噴槍，共8只，兩爐脫硝噴槍數量不足。（2）受鍋爐負荷影響，噴槍設置位置處煙溫達不到最佳脫硝效果（最佳溫度為850-950℃）；（3）當前設有兩臺氨水泵，三爐共用一條氨水總線，設計揚程為60m，額定壓力為0.8MPa，由于輸氨管線較長，實際到達鍋爐35m噴槍處壓降至0.15MPa，造成噴氨靜壓力低，霧化效果差，且容易造成噴槍堵塞；（4）噴槍霧化風使用除塵器用壓縮空氣存在不穩定性。在除塵器噴吹或輸灰加壓狀態下，壓縮空氣壓力較低，加之脫硝霧化風管過細沿程阻力大，造成霧化風不足，噴槍霧化效果不佳。

3 改造措施

3.1 脫硝裝置改造

（1）每臺爐子新增兩只噴槍，并將現有噴槍改為防堵噴槍；（2）新增一臺氨水增壓泵，采用多級離心泵，設計揚程150m，出口額定壓力增加至1.0MPa。

（3）設置另外一路單獨的霧化風機，保障霧化風壓穩定。

3.2 旋風分離器入口改造

優化改造分離器入口結構，將旋風分離器入口處兩側煙道用可塑料按照階梯式方式分段縮小入口寬度，增加10cm--20cm左右，提高該處高寬比。

3.3 返料系統優化改造

（1）調整返料風帽開孔率，適當提高返料布風板孔板阻力，調整返料風松動風比例為6:4；（2）在不改變風帽連接返料風管情況下更換適當的返料風帽。

3.4 中心筒改造

（1）中心筒直徑增加20cm，長度增加50cm，增加物料捕捉半徑及捕捉能力，增加旋風分離效果，增加物料循環量；

（2）適當增加中心筒向入口側的偏置角度，更有效產生旋風分離力，達到更好的分離效果。

3.5 流化系統改造

（1）整體更換布風板風帽，選用孔徑為8mm 開孔數量為6的鐘罩式風帽，保證良好的流化效果，降低一次風量，調整布風阻力。（2）將流化床內布風板斜坡去除，使床內布風更加均勻。

3.6 吹灰系統改造

增加吹灰器系統，在鍋爐尾部受熱面增加10套空氣激波吹灰系統，定期對尾部煙道積灰進行噴吹，保證鍋爐尾部煙道受熱面良好的傳熱性質。

4 改造效果

針對鍋爐運行情況，通過深入分析，對應癥結所在分別采取有利措施，分別利用兩臺鍋爐停車檢修機會，于2019 年10月、2020年1月分別對3#、1#鍋爐進行了低氮燃燒改造，改造完成后我車間分別對3#、1#鍋爐進行168h性能考核，改造后運行效果如下：

（1）1#鍋爐實際運行滿負荷由105t/h提高到120t/h，負荷率由80%提高至92.3%，鍋爐效率提升明顯；鍋爐床溫有所降低，在滿足負荷情況下維持在960℃以下，返料器上部溫度在負荷達到100t/h以上時能夠保持在860℃以上，120t/h時達到930℃，能夠滿足脫硝要求。

（2）3#鍋爐實際運行滿負荷由190t/h提高到220t/h，負荷率由73.08%提高到84.6，鍋爐效率提升明顯，高負荷時床溫基本維持在980℃，床溫未有明顯的下降。但返料器上部溫度在160t/h以上時能夠保持在850℃以上，完全能滿足脫硝要求。

（3）脫硝改造效果明顯，兩爐氨水用量由1.8t/h以上降低為1.1t/h左右，兩爐共同運行或單爐運行情況下，煙氣NOx指標均能能夠控制在40mg/Nm3 左右，完全能夠滿足環保最新要求。脫硝氨水用量降低，脫硫裝置檢修等措施實施后，脫硫裝置運行狀況也得到徹底改善，物料結晶良好。

5 結語

綜上表明，通過實施負荷提升及低氮燃燒改造，鍋爐裝置負荷率得到明顯提升，脫硝裝置運行條件得到改善，脫硝用氨量明顯降低，煙氣NOx能夠控制在的新的環保指標50mg/m3以下，脫硫運行狀況更加優化，實現了節能降耗、提高裝置穩定運行周期的目的。