锅炉烟气SNCR脱硝技改总结

姬正喜

摘要：循环流化床锅炉烟气SNCR脱硝系统技改工程通过对原有脱硝系统的喷枪更换，在喷枪前增加计量分配装置进行控制调节和优化选择喷枪布置点，解决原有系统经常还原剂氨水用量大和脱硝效率不稳定等问题，并且最大限度利用好原有设备和仪表，使新系统实现简单、可靠、经济的运行。

关键词：小流量多布点；脱硝效率；SNCR；氨水耗量低；SNCR技改

1 概况

1.1 工程概况

阳谷森泉热电有限公司1x130t/h循环流化床锅炉烟气SNCR脱硝系统由江苏某厂家承建（一下简称原系统），建成投产后，一直存在还原剂氨水用量大，脱硝效果不好等问题，投入了大量的人力物力来解决相关问题。为保证设备的长期安全高效运行，降低运行成本，降低员工的劳动强度，改善现场及周边环境，缓解环保排放压力，需要对原SNCR脱硝系统进行技术改造。

1.2原系统设计参数及现场情况简介

1.2.1设计参数

1）锅炉规模：1x130t/h循环流化床锅炉；

2）脱硝工艺：选择性非催化还原脱硝工艺

3）锅炉烟气量：200000m3/h；

4）排烟温度：140℃；

5）烟气初始NOx排放浓度≤300mg/Nm3；

6）SNCR脱硝系统后NOX排放浓度100～180mg/Nm3之间波动；

1.2.2原系统情况简介

1）1x130t/h锅炉设置有1套卸氨装置、1套氨水及稀释水存储装置、1套输送装置和1套炉前喷射装置。

2）SNCR脱硝系统喷枪布置在锅炉炉膛～13m标高炉膛前墙，在炉膛～13.5m标高至炉膛出口～20m标高区间炉膛前墙为一整面墙式水冷壁，该区域温度约900～1000℃，满足SNCR脱硝工艺反应温度窗口；

2）每台炉布置喷枪数量4支，喷枪直径为φ57mm，额定流量未知，采用机械雾化方式，冷却风采用锅炉一次风；

3）SNCR脱硝系统氨水消耗量为：1x130t/h耗量15t/d（18%浓度氨水），即每台炉为625Kg/h。

2 原系统情况分析

原系统为SNCR脱硝系统，还原剂采用18%氨水，1x130t/h锅炉脱硝系统各设置4支喷枪/炉，4支喷枪布置于锅炉炉膛前墙，布置高度约13m层，喷枪采用机械雾化方式，1台炉氨水消耗量为15t/d，实际初始氮氧化物排放浓度：≤300mg/Nm3，脱硝后氮氧化物排放浓度：150～180mg/Nm3之间波动，最大脱硝效率～50%，系统未单独配置氨逃逸监测设备和脱硝出口CEMS设备，CEMS设备利用烟囱入口CEMS监测设备。

现有系统最主要的问题存在于氨水耗量过大和脱硝效率不稳定，导致系统运行成本过高，分析原因入下：

1）喷枪选型不合理导致反应不充分造成氨水耗量增加

由于采用机械式雾化喷枪，相对双流体喷枪雾化效果较差，导致氨水溶液喷入炉膛时不能充分的与烟气中NOx反应，机械雾化后喷枪出口氨水溶液实际喷出效果为小液滴状态，优点是喷射距离远，缺点在于喷出后的液体成液滴状态，实际参与反应的液滴总比表面积较小，导致氨水液滴与烟气反应不完全，氨逃逸增大，使得运行过程中实际的氨水耗量远大于设计值；

2）喷枪数量设置不合理导致覆盖面积过小反应不充分造成氨水耗量增加

由于原系统每台炉只设置了4支直径为φ57mm喷枪且只布置在炉膛前墙，喷枪出口呈扇形，4支喷枪喷射出的扇形总面积并不能完全覆盖烟气截面，导致了一部分烟气中含有的NOx随烟气进入尾部烟道，脱硝系统只反应了喷枪覆盖区域内烟气中的NOx，在尾部监测时显示NOx浓度偏高，再加上喷枪喷射点的布置位置不恰当，在炉膛出口烟道后烟气中的NOx实际由两部分组成，一种为原烟气中未参与反应的NOx，另一种为喷入过量氨水后二次燃烧新生成的NOx；在这种工况下控制系统通过自动增大了喷入锅炉内的氨水量来中和烟气中的NOx，直到尾部CEMS中反馈回控制室的NOx数值满足排放标准，最终的结果是氨水消耗量增加。

3 技改方案

1）在稀释后的氨水管路进入喷枪前段增加计量分配装置，对进入每支喷枪的喷射量进行控制并计量，增加一路压缩空气作为喷枪雾化风，雾化风的主要作用在于使喷枪出口喷射出的液体成雾滴状态，液滴粒径大大缩小，数量成倍的增加，使得液滴总比表面积的增加提高了反应效率，降低了氨逃逸，较少氨水消耗量。

2）更换原有机械雾化喷枪，选用双流体喷枪，一路接稀释后的氨水，一路接压缩空气用于雾化风，压缩空气入口接止回阀防止氨水倒流进入压缩空气管路。通过计量分配装置氨水路的调节阀和压缩空气路的调节阀使气水达到最佳的配比，实现喷射的雾化氨水充分与烟气混合，使脱硝的效率最大化。

3）增加喷枪数量，原来系统设置有4支喷枪，改造后的喷枪数量为8支/台炉，采取小流量多布点的手段增加喷枪喷射面积，使得喷入氨水的喷射面积完全覆盖烟气截面，避免了原系统进入尾部烟气中未参与反应的NOx，提高脱硝效率的同时减少了氨水的喷入量。

4）重新选择喷枪布置点，130t/h锅炉脱硝喷枪布置点由原来的～13m标高炉膛前墙更改至炉膛出口水平烟道顶部和高温过热器入口侧墙位置，在炉膛水平烟道位置从烟道顶部开孔布置4支喷枪，在高温过热器左右侧墙各布置2支喷枪，即每台炉共计设置8支喷枪。结合现场实际情况，炉膛出口位置烟气温度满足SNCR脱硝反应区间，调整喷枪布点至此处最大的作用在于缩短了喷入烟气中的氨水与烟气中NOx的反应时间，减少了由于炉膛内二次燃烧烟气中新生成的NOx。

4）利用原有控制系统，共用系统利旧。

4 技改效果及效益分析

4.1改造效果

改造后脫硝系统整体可利用率高于98%，对锅炉整体的影响≤0.5%，脱硝系统出口NOx排放浓度≤80mg/Nm3，脱硝效率≥72%，氨氮比（NSR）≤1.3，自2016年12月项目改造完成后脱硝系统运行单台炉18%浓度的氨水平均耗量≤120.68Kg/h。改造后脱硝装置应能快速启动投入运行，在锅炉启动调整时有良好的适应性，在运行条件下，能可靠和稳定的连续运行，并能适应锅炉的启动、停机和负荷波动。

4.2经济效益

4.2.1直接经济效益

改造前系统还原剂18%浓度的氨水消耗量为625Kg/h，改造后系统还原剂18%浓度的氨水消耗量为120.68Kg/h。

4.2.2间接效益

改造前，脱硝效率不稳定时常面临着超标排放环保罚款问题，运行人员需集中精力进行调整检修，改造后系统能可靠和稳定的连续运行，减少了环保压力的同时降低了运行人员负荷。

5 结论

1x130t/h循环流化床锅炉烟气脱硝系统的改造是成功的，既解决了脱硝效率不稳定面临的环保压力的问题，降低了运行人员频繁调整检修的问题，又为电厂降低了运行成本，系统控制简单、自动化程度高，故障率极低，改造后效果远超电厂方预期的改造目的，由此可见SNCR脱硝系统中影响脱硝效率和降低还原剂消耗量不仅跟反应温度窗口有关系，还跟还原剂与烟气中NOx的反应时间（停留时间）、还原剂总表面覆盖面积等有关系。

参考文献：

[1]陈彬，姚丽萍，SNCR技术在循环流化床锅炉烟气脱硝中的应用，电力科技与环保，2012年第28卷第5期：25-27.

[2]白昌先，石油化工腐蚀与防护，SNCR脱硝技术在循环流化床锅炉上的应用，2014年第31卷第1期：52-53.