烟气脱硝改造在135MW机组上的应用

栗艮

摘 要：该文对循环流化床锅炉脱硝改造的问题进行了研究，由于流化床锅炉燃烧温度较低，炉膛燃烧温度一般在800 ℃～1 100 ℃，本身具有低温脱硝优点，锅炉出口NOX浓度较低，因此选用SNCR脱硝技术对流化床锅炉进行脱硝是最佳技术路线。

关键词：流化床锅炉 脱销 SNCR

中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）07（a）-0100-02

山西兆丰铝电公司自备电厂装机容量为3×135 MW，配有3台480 t/h由哈尔滨锅炉厂有限责任公司生产的循环流化床锅炉，锅炉型号为HG-480/13.7-L.MG21，该锅炉为超高压参数循环流化床锅炉、单气包、一次再热，高压绝热旋风分离器、平衡通风、回料阀给煤、固态排渣、半露天布置，锅炉采用循环流化床燃烧技术。每台锅炉配套一台布袋除尘器和一个湿法脱硫塔，主要建筑物为主厂房、锅炉、烟囱和冷却塔。目前，脱硫采用炉内喷钙加炉外大湿法脱硫，炉内将二氧化硫降到2 000 mg/Nm3，炉外降到200 mg/Nm3以下。脱硝指标依靠循环流化床低温燃烧的特点来控制，NOX的控制排放标准是200 mg/Nm3，为适应国家新的火电厂大气污染物排放标准，对3台锅炉进行脱硝（SNCR）改造，改造后NOX排放指标达到发电机组超低排放标准50 mg/Nm3。

1 改造前脱硝设备情况

改造前电厂没有独立脱硝系统，利用流化床锅炉低氮燃烧特性进行脱硝。一般情况下，锅炉燃烧%O2控制在2%左右，锅炉运行床温950 ℃，锅炉出口NOX可控制150～180 mg/Nm3，如果适当减少二次风出力，%O2控制在1.5%左右，NOX可控制100 mg/Nm3以下，但长期稳定燃烧存在一定的困难，发电厂超低要求无法实现。目前锅炉运行参数：收到基氮0.79%，收到基硫2.0%，锅炉保证热效率88%，炉膛出口温度920 ℃。

2 改造方案

具体方案改造采用选择性非催化还原法（SNCR）脱硝工艺，还原剂为尿素。考虑现有炉内加炉外的脱硫方法、锅炉最大连续出力工况（BMCR）、处理100%烟气量（按照50万Nm3/h进行设计）、脱硝效率不小于66.7%。即锅炉原始氮氧化物排放浓度在150 mg/Nm3（6%O2，干烟气）条件下，满足NOX排放低于50 mg/Nm3（6%O2，干烟气）的限值要求。

尿素溶液制备与供应存储系统在室内布置。尿素溶液喷射系统位于锅炉旋风分离器入口水平烟道。稀释模块、计量分配模块、喷射装置均沿炉膛（43 m）高度方向布置在各层平台处，主要利用炉本体原有构架和平台布置，脱硝装置的控制系统进入1#、2#、3#机组DCS系统，增设逃逸氨在线测量系统布置在空预器入口处。

三台锅炉共设一套尿素溶液制备系统，每台锅炉有单独的投加和控制系统，所有控制系统接入9 m集控室的原有DCS系统。

设置溶解罐一座，采用316L的不锈钢制造，厚度不得小于8 mm，罐容积满足三台炉在BMCR工况下24 h用量，并设搅拌装置。尿素上料系统选用斗式提升机。为了保证尿素溶液结晶，采用辅助加热。

稀释水罐设置一台，体积6 m3，材质采用304，壁厚4 mm，稀释水来自电厂除盐水，供50%尿素溶液稀释混合用；稀释水输送泵采用单元制设计，每台锅炉设置两台，一用一备，材质304，同时采用变频调节。

尿素溶液的浓度根据喷入点的流速、烟温、NOX浓度等参数确定，在确保高脱硝效率的前提下尽可能地减少喷水量。稀释比例和喷射量调整由控制系统来完成，溶液在混合器混合均匀后进入流量分配模块。

喷射区计量模块用于精确计量和独立控制到锅炉每个喷射区和喷嘴的尿素溶液流量。根据来自机组燃烧控制系统、在线NOX、O2、逃逸氨的参数，实现自动调节，并对NOX水平、锅炉负荷、逃逸氨浓度、燃料或燃烧方式的变化做出响应。允许隔离每个单个喷射系统进行维修时，不会严重影响工艺性能或总体的NOX还原效果。

改造喷枪采用斯普瑞雾化吹扫式，吹扫风量的调节与控制与喷嘴流量调节控制方式相同，气源可引自压缩空气系统。此次喷枪安装于旋风分离器出口补偿器后，煤台锅炉安装16支，分别位于两台旋风分离器左右侧及上部，这其中左右侧个3支，上部2支。泵采用格兰富进口产品。

电气系统、控制仪表、厂房土建均按照规范设计，仪表采用先进主流仪表，此处不在赘述。

2.1 改造考虑的主要措施

（1）脱硝系统设计过程中应考虑二次污染的控制措施，脱硝改造中涉及到的水系统的处理接入到电厂原有电厂废水处理站。

（2）应控制由SNCR产生（NH4）HSO4、（NH4）2SO4的含量，不影响后续设备的安全运行。

（3）脱硝系统采取控制氨气泄漏的措施，此次改造在锅炉正常工况范围内，脱硝装置的氨逃逸率不大于5 mg/Nm3。在脱硝效率低于50%的运行条件下，脱硝装置的氨逃逸率不大于3 mg/Nm3。

（4）在鍋炉正常工况范围内，尾部排放烟气NOX浓度不高于50 mg/Nm3（6%O2，干基），对锅炉效率的影响不大于0.5%。

2.2 设计数据

在锅炉正常工况范围内（负荷大约70%），SNCR设计入口NOX浓度≤150 mg/Nm3（6%O2，干基）；尾部排放烟气NOX浓度不高于50 mg/Nm3（6%O2，干基）；脱硝装置的氨逃逸率不大于5 ppm。在脱硝效率低于50%的运行条件下，脱硝装置的氨逃逸率不大于3ppm；单台还原剂用量（干尿素）：（145 kg/h/台）；单台除盐水用量：（1.305 t/h/台）。

3 改造后效果

通过对3台机组进行72 h试运，3台机组均能达到设计值，数据如下，其中1#机组距离系统较近，效果最好（见表1）。

4 系统运行不足

（1）尿素投加需要人工装卸。

（2）由于尿素容易容易结晶，投退吹扫及保温伴热是系统正常运行的关键。

参考文献

[1] 张磊，陈媛，由静.燃煤锅炉超低排放技术[M].北京：化学工业出版社，2016.

[2] 段传和，夏怀祥.选择性催化还原法（SNCR）烟气脱硝[M].北京：中国电力出版社，2012.endprint