谈W火焰锅炉脱硝超低排放技术路线选择

邹红果

（大唐环境产业集团股份有限公司北京100091）

谈W火焰锅炉脱硝超低排放技术路线选择

邹红果

（大唐环境产业集团股份有限公司北京100091）

对于越来越严峻的大气污染物排放标准，脱硝超低排放改造势在必行。本文分析研究了W火焰锅炉脱硝超低排放技术路线，为电厂的脱硝超低排放改造提供参考价值。

W火焰锅炉；脱硝；超低排放

1 背景介绍

我国的电力政策是火电厂优先燃用劣质煤，无烟煤是劣质煤的一种，由于无烟煤的Vdaf≤10%，所以燃烧无烟煤有三难：着火难、稳燃难和燃尽难。目前燃用无烟煤的锅炉多为“W”火焰锅炉。W火焰锅炉由于自身燃烧特点和燃用煤种的局限，NOx排放量大多在900 mg/ Nm3~1000mg/Nm3以上甚至更高[1]。目前，W火焰锅炉的脱硝改造以炉内控制和高效SCR脱除为两个重点方向，以阶梯减排为目标。通过低氮燃烧改造，将NOx的排放浓度控制在850mg/Nm3以内；通过加装SCR脱硝，将NOx的排放浓度控制在200mg/Nm3以内。

2014年，国家发展改革委员会、环境保护部、国家能源局联合下发《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014-2020年）》的通知，对燃煤电厂大气污染物排放控制提出了新的要求，要求改造后大气污染物排放浓度基本达到超低排放限制，即SO2≤35mg/ Nm3，NOx≤50 mg/Nm3，烟尘≤10 mg/Nm3。

针对新的NOx排放浓度要求，W火焰锅炉的脱硝超低排放改造势在必行。本文针对脱硝超低排放技术方案进行整理分析，在此基础上，对运用较多的超低排放组合技术路线进行探讨，为W火焰锅炉进行脱硝超低排放改造提供参考价值。

2 常规脱硝超低排放技术路线存在问题

在进行SCR脱硝系统设计中，脱硝效率和氨逃逸存在以下的关系：

NH3/NOx摩尔比=脱硝效率+氨逃逸量/NOx入口浓度

在相同的入口NOx浓度下，脱硝效率越高，氨逃逸量就越大。

对于炉膛出口NOx浓度排放不高的煤粉炉，较为成熟可靠的技术路线为：低氮燃烧+SCR脱硝。在超低排放改造中，通过低氮燃烧改造、更换、再生或者加装催化剂等方法提高脱硝效率，从而满足超低排放的要求。

对于W火焰锅炉，通过炉内控制和高效SCR脱硝，可分别实现1100mg/Nm3→800mg/Nm3和800mg/Nm3→50mg/Nm3的阶梯减排目标，从而实现NOx综合控制达到超低排放的标准。此种技术路线，要求SCR系统的脱硝效率达到93.75%以上。本方案，也可通过增加催化剂量满足脱硝效率的要求，但其对流场要求很高，极易造成空预器入口的氨逃逸率超标，会加快空预器的堵塞速度，缩短空预器的堵塞周期，影响锅炉的出力，给锅炉的安全生产带来极大的隐患[2]。

针对W火焰锅炉高NOx排放浓度的特殊情况，发电企业根据机组的自身情况，因地制宜，制定出符合本工程的技术改造方案，实现脱硝的超低排放。

3 W火焰锅炉脱硝超低排放技术路线选择

对于W火焰锅炉，主要有以下几种组合的技术路线。

3.1 配煤+低氮燃烧+SCR脱硝

对于通过低氮燃烧器改造，NOx浓度控制很好的W火焰锅炉，尤其是新建机组，可以考虑采用掺烧一定比例的烟煤，降低炉膛温度，降低NOx排放浓度；而后通过高效的SCR脱硝系统，达到脱硝超低排放的要求。国内已有同类机组的稳定到达脱硝超低排放的运行业绩。

3.2 低氮燃烧+SNCR+SCR

本技术方案为目前脱硝超低排放改造中采用最多的技术路线。其是在低氮燃烧+SCR脱硝的基础上，通过在锅炉上加装SNCR系统，进一步降低NOx，减少尾部SCR脱除NOx的压力。本技术路线针对W火焰锅炉而言，目前还存在着一些问题，例如由于W火焰锅炉的炉内烟温高，难于找到适合SNCR还原剂喷入所要求的850℃~1100℃的温度场；炉膛呈长条形，宽度大，两侧布置长枪也无法达到全覆盖整个炉膛，合适的温度场难于找到，在保证SNCR系统较小的氨逃逸情况下，脱硝效率偏低。

由于W火焰锅炉的特殊性，造成炉膛出口的NOx分布比较混乱，以及在追求高SNCR系统脱硝效率的情况下，势必会造成SNCR系统的氨逃逸过大，这将对后续SCR脱硝系统的喷氨要求、流场要求提出更高要求，很可能会造成空预器入口的氨逃逸超标。是否能研究找到一种能够适应W火焰锅炉不同运行条件下的SNCR脱硝与SCR脱硝的耦合控制技术及优化运行方案，是确保此技术路线满足脱硝超低排放的关键。

3.3 低氮燃烧+SCR脱硝+湿法脱硝

通过低氮燃烧+SCR脱硝，将W火焰锅炉炉膛出口的NOx浓度控制在100 mg/Nm3以内，而后通过湿法烟气脱硝技术，将烟囱出口的NOx浓度控制在50 mg/Nm3以下。本技术路线，从理论上是可行的，但在W火焰锅炉脱硝改造中的可行性及经济性，有待需要论证。

3.4 低氮燃烧+SCR脱硝+SCR脱硝

此技术思路，是在低氮燃烧后，采用两个SCR脱硝系统串联的技术方案。通过合理的设置单个SCR脱硝系统的脱硝效率、喷氨量、催化剂量，亦可以实现超低排放的要求。但是，此方案需要有足够的空间，用于SCR脱硝系统的布置，这对于布局紧凑，空间狭小的项目而言，是不可行的。另外，工程造价较高。

4 结语

以上提出的脱硝超低排放技术路线，供大家参考。随着超低排放改造的深入，W火焰锅炉选择合适的脱硝超低技术路线对整个项目的投资和设备选型至关重要，对超低排放是否达标也起着关键性的作用。采用何种技术路线，电厂应综合考虑各种因素，制定出符合自身实际情况的改造方案，从而实现脱硝的超低排放。

[1]孔凡卓,阎维平,周健,石丽国.W火焰锅炉低NOx燃烧与SNCR联合应用研究.热力发电,2009.

[2]王鹏.“W”锅炉超净排放后对脱硝系统新问题及对策.应用能源技术,2016（7）.