循環(huán)流化床鍋爐脫硝氨水低耗深度分析

文_楊洪良 兗州市銀河電力有限公司

1 原因分析

1.1 鍋爐煙氣氧含量較大

NOx的產(chǎn)生機理可分為是熱力型、快速性和燃料型。循環(huán)流化床鍋爐是低氮燃燒型鍋爐，屬于燃料型。該鍋爐氮氧化物的熱分解溫度比燃燒溫度低，床溫在600～800℃時就會生產(chǎn)NOx。燃料型受燃燒溫度影響較小，主要取決于過量空氣系數(shù)，即氧含量，氧含量越大，NOx生產(chǎn)量越大。

案例：某熱電廠1臺220t/h的循環(huán)流化床鍋爐，當(dāng)二次風(fēng)量及其電機電流、過熱器后氧含量按照表1的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整時，NOx濃度、氨水耗量明顯降低。

表1 氨水耗量對照表

1.2 脫硝劑噴槍的使用效果不佳

噴槍損害嚴(yán)重，檢修更換不及時，噴槍霧化不好，造成煙氣與脫硝劑不能充分接觸反應(yīng)。

1.3 爐膛溫度

燃料型NOx指燃料中的氮化合物在燃燒過程中經(jīng)過一系列的氧化-還原反應(yīng)而生成的NOx，它是煤燃燒過程中所生成NOx的主要來源，在燃煤鍋爐中，燃料型NOx約占NOx生成總量的80%～90%。

因此，在確保鍋爐安全穩(wěn)定高效運行的前提下，可采取適當(dāng)控制鍋爐床溫，壓低溫度，推薦值為850～920℃，以抑制NOx的產(chǎn)生，從而降低其初始含量。諸多資料及試驗證明，適當(dāng)降低床溫，能夠有效減小NOx的生成量。對于床溫的控制及抑制NOx的產(chǎn)生，可以采用煙氣再循環(huán)的改造方案。創(chuàng)造主燃燒區(qū)域貧氧、燃燼區(qū)域富氧的燃燒氛圍，同時，使燃燒火焰區(qū)域拉長，且控制爐膛出口溫度盡量高些。如此，提高鍋爐效率，降低NOx的生成量，從而減少氨水使用量。有關(guān)資料顯示及經(jīng)驗數(shù)據(jù)，床溫每下降10℃，NOx生成量下降20～30mg/Nm3。

1.4 爐膛出口溫度偏低

鍋爐爐膛出口煙氣溫度偏低是影響脫硫效率的主要原因。通過在實踐中反復(fù)試驗的結(jié)果表明，在脫硝工藝操作中，由于NH3初期的消耗速度較低且能滿足后期動力的擴散需求，所以在反應(yīng)區(qū)溫度為900℃時，脫氮效率最高。而在氨氮比固定的條件下，以氨水為反應(yīng)劑，設(shè)定730～950℃的溫度區(qū)間，脫硝效率達(dá)到最高。

1.5 鍋爐本體及空預(yù)器漏風(fēng)

鍋爐本體，特別是尾部煙道密封不嚴(yán)密而造成的吸風(fēng)現(xiàn)象以及空預(yù)器漏風(fēng)，導(dǎo)致氧含量增高，從而造成NOx含量升高。濃度與氧含量成正比，控制煙氣中氧含量是降低氨水使用量的關(guān)鍵與核心。

2 對策實施

2.1 合理設(shè)計爐型，首選低氮燃燒鍋爐

在《火電廠氮氧化物防治技術(shù)政策》中指出，低氮燃燒技術(shù)應(yīng)作為燃煤電廠氮氧化物控制的首選技術(shù)。循環(huán)流化床鍋爐是低氮燃燒鍋爐中最佳爐型之一，其低床溫燃燒是其他爐型所不能相比的。

2.2 防止?fàn)t膛、空預(yù)器及煙道漏風(fēng)

加強爐本體、空預(yù)器及煙風(fēng)系統(tǒng)的捉漏及堵漏工作，嚴(yán)格執(zhí)行巡檢制度，若運行期間不易處理，則做好記錄，在停爐檢修時，消除漏點。

運行中保持合理的系統(tǒng)負(fù)壓，嚴(yán)格控制鍋爐爐膛負(fù)壓在+100～-50Pa之間。

合理控制排煙溫度，以防止空預(yù)器的低溫腐蝕。通過鍋爐的實際運行狀況，找到一個最合理的運行參數(shù)，能夠相互兼顧，相得益彰。

2.3 避免氧含量過高

嚴(yán)格按規(guī)程操作，控制過剩空氣系數(shù)在合理范圍內(nèi)：正常運行時控制鍋爐煙氣含氧量在3.1%～3.5%，根據(jù)氮氧化物變化情況盡量調(diào)整至氧量下限運行。

定期檢查儀表是否正常，一旦發(fā)現(xiàn)指示不正常，及時聯(lián)系維修。

2.4 保持噴槍使用良好

經(jīng)常檢查噴頭是否損壞及調(diào)整噴槍的霧化最佳狀態(tài)，插入噴槍時要注意讓扇形噴射面與煙氣方向成垂直狀態(tài)。

另外，檢查噴槍系統(tǒng)管路隔離閥門是否內(nèi)漏。采用母管制的供液系統(tǒng)，一般操作人員在停爐時只關(guān)閉電動閥門，而忽視關(guān)斷手動隔離門。

2.5 調(diào)整較高的爐膛差壓，提高爐膛出口溫度

對于循環(huán)流化床鍋爐而言，爐膛差壓值越大，爐膛內(nèi)的物料濃度越高，爐膛的傳熱系數(shù)越大，鍋爐帶負(fù)荷負(fù)荷努力越強。

因此，在鍋爐運行中應(yīng)根據(jù)所帶負(fù)荷的要求，來調(diào)節(jié)爐膛差壓。一般爐膛差壓控制在500～2000Pa之間。

在鍋爐高負(fù)荷時，可以提高爐膛差壓，提高爐膛出口煙氣溫度，增大帶負(fù)荷能力，從而有效降低床溫，抑制氮氧化物的生成。同時，把二次風(fēng)的上排風(fēng)門盡量關(guān)小，把下排二次風(fēng)全開，提高二次風(fēng)的剛性，加強物料的擾動混合燃燒。

對于循環(huán)流化床鍋爐，一次風(fēng)要確保床料的正常流化，因而降低煙氣氧含量通過調(diào)整一次風(fēng)的范圍非常小。

本文要求通過調(diào)整二次風(fēng)量來降低煙氣氧含量，同時調(diào)整二次風(fēng)進(jìn)入爐膛的上層風(fēng)門保持在50%的開度，下層風(fēng)門保持全開狀態(tài)，以增加二次風(fēng)的剛度，加強對燃燒物料的擾動，把煙氣氧含量控制在2.5%～3.5%之間。在保證燃燒正常的情況下，盡其所能的把二次風(fēng)量壓低，這樣能夠把氮氧化物的濃度降低許多。

2.6 鍋爐本體及空預(yù)器漏風(fēng)加強密封

循環(huán)流化床鍋爐密封不好存在漏風(fēng)現(xiàn)象，在正壓區(qū)會造成管壁磨損泄漏，負(fù)壓區(qū)造成吸風(fēng)從而氧含量增加，加大氮氧化物的產(chǎn)生，氨水耗量增加。為此，電廠工作人員要在鍋爐停爐時必須加強爐墻的密封性檢查，有必要通過各種有效的試驗進(jìn)行檢查，如飄紙條、噴石灰粉、放煙幕彈等方式，確保鍋爐密封性處于良好狀態(tài)。

3 結(jié)語

本文針對電廠的節(jié)能降耗為主題，對脫硝劑氨水耗用量的降低進(jìn)行經(jīng)驗分享，雖然重點對SNCR脫硝技術(shù)的氨水耗用量進(jìn)行了解釋，但許多分析及處理措施在SCR脫硝技術(shù)也可以借鑒通用，二者之間有著許多關(guān)聯(lián)相通性。

通過重點對SNCR脫硝技術(shù)的氨水耗用量進(jìn)行分析，許多結(jié)論及處理措施在SCR脫硝技術(shù)也可以借鑒通用，特別是在SNCR升級改造為SCR脫硝技術(shù)工藝方面。