垃圾焚烧锅炉NOX指标与氨耗控制

梁涛

摘  要：习总书记在十九大报告中指出：“生态文明建设功在当代、利在千秋。我们要牢固树立社会主义生态文明观，推动形成人与自然和谐发展现代化建设新格局，为保护生态环境作出我们这代人的努力。”减少NOX并降低氨耗是李坑二厂目前面临的最为重大的挑战，是为响应习总书记在十九大中的号召势在必行的举措，是为提高公司环保经济运行效益的当务之急。

关键词：垃圾焚烧锅炉;NOX指标控制;氨耗控制;节能降耗

中图分类号：TK229.66      文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2019）09-0133-02

Abstract： In his report to the 19th National Congress of the Communist Party of China （CPC）， General Secretary Xi Jinping pointed out： "the construction of ecological civilization has made great contribution to the contemporary era and benefited thousands of years. We should firmly establish the socialist concept of ecological civilization， promote the formation of a new pattern of modernization for the harmonious development of man and nature， and make the efforts of our generation to protect the ecological environment." Reducing NOX and ammonia consumption is the most important challenge facing Li Keng No. 2 Plant at present. It is an imperative measure to respond to General Secretary Xi's call at the 19th CPC National Congress， and it is an urgent task to improve the efficiency of the company's environmental protection and economic operation.

Keywords： waste incineration boiler; NOX index control; ammonia consumption control; energy saving and consumption reduction

1 概述

近年来随着国家环保指标排放的标准提升，各种物料的市场供应日趋紧张。2017年7月份以来，随着李坑二厂锅炉负荷的屡创新高，各种物料的高消耗问题也日益突出。其中，尤其以氨水耗量的大幅升高为代表，2017年全年各月的氨耗普遍高于目标值，如何降低氨耗、响应国家节能降耗的号召、提高公司的环保经济运行效益，已经成为一个刻不容缓的问题。

2 原因初步分析

2.1 锅炉运行工况的变化

2.1.1 锅炉负荷的升高

2.1.2 炉膛温度的影响

随着锅炉负荷的大幅提升，炉膛温度势必呈现上升趋势，而增加二次风量等控制炉温的手段受限于引风机负荷，布袋压差等因素，这必然导致炉膛温度有所上涨。其次，锅炉长时间维持高负荷运行后，不可避免的将导致炉膛结焦等情况的发生，使炉膛水冷壁吸热效果下降，烟气温度升高。如图2、图3。

此项取氨耗最低的5月份做对比，由图可见，5月份时，三台炉炉温均保持在1000℃之内。至11月份时，#1炉炉温已经基本维持在1050℃以上，#2炉炉温也已经基本超过1000℃，在1000-1050℃内波动。#3炉由于受到布袋压差較高以及三通道积灰后温度较高的限制，负荷相对降低，炉温也略低于#1、#2炉。

整体来说，至11月份时，三台炉炉温呈现总体上升趋势，以#1炉尤为明显。而炉膛温度的上升，势必导致热力型NOX的生成加剧，使得NOX指标有所增长。其次，氨水与NOX反应的最佳窗口温度在850-950℃之间，炉温的升高已经明显偏离了此最佳反应温度窗口。使得氨水与NOX反应的效率降低，导致氨水耗量相对增加。

2.2 外部设备的影响

2.2.1 氨枪雾化效果不良

二分厂目前使用中的氨枪位于锅炉32.9m前墙（5支）及侧墙（左右各1支）。氨水由压缩空气进行雾化后送入炉内与NOX反应。正常运行中，由于氨水流量的波动，以及压缩空气压力的波动等，导致实际炉内的氨枪雾化效果无法得到保证。雾化不良时，与NOX进行正常反应将受到影响，使得反应效率大打折扣。

而在对氨枪雾化效果进行调整时，需要拔出氨枪，通过调整氨水量和压缩空气量使二者达到最佳混合比例，以求最佳雾化效果。但调整完毕后，若将氨水进口阀和压缩空气进口阀关闭，插入套管内之后再打开，则无法了解氨枪投入时真实的雾化效果。这样的调整方法得到的效果也远低于需求。

2.2.2 SNCR系统氨水调阀逻辑不合理

目前，二厂SNCR系统氨水调阀通常投入自动控制，跟踪NOX瞬时值自动调节，运行中通常设置在120mg/m3，只要瞬时值高于120mg/m3，氨水调阀将持续开大。其设计最大流量DCS值为182kg/h，但在实际运行中，氨水调阀开至100%时，实际流量已经远超182kg/h，就地混合柜流量通常会达到300kg/h以上。氨水流量过大将直接影响氨枪雾化效果，使得雾化不良，颗粒不够细，导致氨水与NOX反应效率大大降低，对氨水造成不必要的浪费。

3 解决措施

3.1 解决方针

通过上文分析可知，影响NOX指标和氨水耗量的因素纷繁复杂。针对以上各种原因，运行部在近来进行了多项试验和调整，基本原则是力求在能保持锅炉高负荷运转的前提下，实现NOX指标的低排放和吨垃圾氨耗的降低。

3.2 炉膛温度

在得出炉膛温度对氨水耗量的影响后，取#1炉作为试验对象，进行了降低炉温的试验。11月17日16时-11月18日16时，将#1炉目前的炉温（一炉膛上部）由1100左右降低至1000℃以内，观察炉温降低后对氨水耗量的影响。而#1炉在炉温1050℃的运行工况下，氨耗均保持在3500-4000kg/d。

此外，#1炉负荷在炉温1000℃时出现明显下降，试验期间负荷均在60t/h左右波动，而目前负荷均值为68t/h左右，因此，氨耗的降低受到了炉温和负荷两方面的影响。负荷上升和炉温上升时，氨耗的增加尤其明显。

根据此试验结果，运行部已指导运行人员在运行中保持高负荷运行的同时，适当控制炉温不要太高，例如在垃圾热值较高时，采取适当降低一次风温等手段，抑制热力型NOX的生成，降低NOX指标、解决氨水消耗。

3.3 氨枪雾化

本月已对二厂三台炉氨枪全部进行调整，在打开压缩空气和氨水进口阀的情况下进行调整，调整完毕后直接插入套管，避免由于开关阀门开度不同导致的雾化效果变化。

此外，已安排运行人员提高对氨枪雾化效果的检查频率，尽量减少由于雾化效果不佳导致的氨水额外消耗。

4 处理结果分析

1炉于12月8日完成逻辑更改之后，12月10日停炉，12月14日完成启炉。此处取正常运行后12月15日数据作为分析对象，12月15日全天氨水耗量。

12月15日每小时氨耗基本在80～140kg/h流量内波动。全天小时氨耗平均值为111.06kg/h，全天氨耗累计值为2665.5kg，远低于此前的3500-4000kg/d。與此同时，#1炉12月15日全天平均负荷为69t/h，全天累计产汽量为1656t。

若以2665.5kg/d的数据作为参考，按12月15日#1炉垃圾焚烧量732t计算，理想情况下，#1炉的吨垃圾氨耗将下降至3.64kg/t左右，远低于11月平均值5.32kg/t。#2、#3炉12月16日完成更改，效果后续跟进观察。

参考文献：

[1]姚强.NOX的产生机理与排放控制技术[D].北京：清华大学，2017.

[2]许永，宋文涛.氮氧化物（NOX）治理技术研究[A].北京：北京矿冶研究总院，2017.

[3]吴碧君，刘晓勤，王述刚，等.烟气脱硝工艺及其化学反应机理[J].电力科技与环保，2006，02：15-17.