联合脱硝技术在燃煤锅炉脱硝改造中的应用

蔡　辉，冯金洋，杨　义(兰州石化化肥厂动力车间，甘肃兰州　730060)



联合脱硝技术在燃煤锅炉脱硝改造中的应用

蔡辉，冯金洋，杨义
(兰州石化化肥厂动力车间，甘肃兰州730060)

摘要：随着环保标准的不断提高,面对严峻的环保形势,目前我国对于NOx的污染排放问题也更为重视，正是基于这个背景,兰州石化公司化肥厂动力车间3台锅炉实施烟气脱硝工程改造,采用低氮燃烧、选择性非催化还原反应（SNCR）、选择性催化还原反应（SCR）联合脱硝技术，分三段脱除烟气中NOx，使NOx排放含量不高于100mg/Nm3。脱硝项目投运后，经联合调试达到了锅炉煤粉专烧时NOx含量达标排放。介绍了低氮燃烧+SNCR+SCR脱硝技术在固态排渣、平衡通风、四角切向燃烧煤粉锅炉的应用，简述其改造技术特点和工艺流程,并通过实际运行调节总结经验。

关键词：燃煤锅炉；低氮燃烧；脱硝；燃烧调节

甘肃兰州近些年经济呈现快速、持续、健康的发展,经济总量和综合实力在快速前进。但在经济高速增长的同时,环境保护压力也日益增大。面对严峻的环保形势,目前我国对于NOx的污染排放问题也更为重视，国家环保总局公布了新的火电厂大气污染物排放标准,明确要求氮氧化物的排放浓度不得超过100mg/Nm3。正是基于以上背景,兰州石化公司化肥厂动力车间3台锅炉实施烟气脱硝工程改造,这必将为本公司赢得更多社会认同,并为兰州的环境保护尽自己的社会责任。

1　联合脱硝技术应用

1.1NOx的生成机理

根据燃烧过程中NOx的生成机理，可以分为三种：热力型NOx、燃料型NOx和快速型NOx。热力型NOx其生成速度主要受温度的影响，热力型NOx主要是在1400℃以上的高温区产生的，当燃烧温度低于1000℃时，几乎观察不到热力型NOx的生成反应。燃料型NOx是由燃料本身固有的氮化合物在燃烧时转化而成，在600～800℃时就会产生。燃料氮是燃烧过程中NOx的主要来源，煤粉燃烧时约75%～90%的NOx来源于燃料型NOx。快速型NOx是当碳氢化合物燃料过浓燃烧时，在反应区附近快速生成的，它在整个NOx中数量极少，一般可忽略不计。

1.2NOx的控制方法

NOx的控制可分为燃烧前处理、燃烧中处理和燃烧后处理。燃烧前脱氮主要是在燃烧前将燃料转化为低氮燃料。这种技术方法复杂，由于难度大,成本较高，目前仅限于研究阶段；燃烧中脱氮主要从两个方面考虑：一是抑制燃烧中NOx的形成。二是还原已形成的NOx。根据NOx的生成机理可知，减少其生成量的主要方法是控制燃烧区温度，降低反应区内氧的浓度和缩短燃料在高温区域内的停留时间。各种低氮燃烧技术均是根据这些原理来进行研发的；燃烧后脱氮主要是指烟气脱硝：包括选择性催化还原法、选择性非催化还原法等。这些方法都是通过烟气中加入含氮的还原剂,在一定温度下与烟气中的NOx发生还原反应,生成无害的氮气和水,不同之处是SCR有催化剂的参与,催化剂的参与降低了反应温度(由不加催化剂的1000℃左右降至350℃左右),并且反应效率很高。

2　运行调节

锅炉通过以上改造后，在实际运行调节中增加了不少的操作量，对于整个装置安全经济运行带来很多不稳定因素，这就要求操作人员更加精心精细操作调节，既要保证锅炉安全稳定燃烧，又要控制烟气中NOx生成量；尽可能在控制好NOx生成量同时减少NH3的喷入量，通过低氮燃烧、选择性非催化还原反应（SNCR）、选择性催化还原反应（SCR）联合脱硝技术脱硝系统的相互配合，提高锅炉运行的经济性。运行中加强监视，高度重视环保排放指标，主要指标控制：烟气氧含量控制在2.0%～2.5%，出口氮氧化物控制低于100mg/Nm3，逃逸氨浓度低于5ppm，当氮氧化物排放高于100mg/Nm3时，及时处理，降低氮氧化物排放。

以下重点对锅炉燃烧调节进行分析说明。

2.1燃料量、一次风量的调节

锅炉升降负荷的过程就是燃料量增减的过程，通过增加减少磨煤机的给煤量升降负荷。低负荷运行时尽量控制磨煤机通风量低限运行，降低一次风量进入炉内，可减少NOx的生成。高负荷运行期间确保磨煤机的通风量，监视一次风压稳定。当锅炉负荷在140～160t/h，开大SOFA（低氮燃烧下层喷枪），关小ROFA（低氮燃烧上层喷枪）；当锅炉负荷高于160t/h时，开大ROFA（低氮燃烧上层喷枪），关小SOFA（低氮燃烧下层喷枪），同时应确保二次风压大于400Pa；并且，当低过烟温高于630℃或者低过金属壁温高于430℃时，应对锅炉吹灰，降低低过烟温。

2.2送风量、燃烧器的调节

锅炉的负荷变化时，送入炉内的风量必须与送入炉内的燃料量相适应，运行人员可直接根据氧量表的指示值来控制炉内空气量，锅炉送风系统增加了ROFA低氮燃烧装置，低负荷运行时送风量低，因为ROFA系统将送风量的30%抽出送入燃烧器区域上部，燃烧器区域送入风量变小，调整过程注意氧量大小的同时，加强监视各层燃烧器火检，尤其在煤质差时调节ROFA系统时应尽量关小高、低速风挡板，氮氧化物高时，首先开大ROFA风机入口挡板，降低SCR入口氮氧化物低于200mg/Nm3，然后，开大炉前、炉后氨水调节阀，增加氨水喷射量。逃逸氨浓度高时，先关小炉后补充氨水调节阀，根据逃逸氨浓度再关小炉前氨水调节阀。

2.3引风量、炉膛负压的调节

炉膛负压是反映炉内燃烧工况是否正常的重要运行参数之一。在增加了低氮燃烧、SCR脱硝装置后，整个烟道风量、阻力相应增大，因为改造，烟道内阻力的增大提高了引风机的出力，炉膛负压调节延迟性增大，引风机出力也做了相应的增容改造，风烟系统漏风增加，这对炉膛负压调节更加要求严格，运行中即使保持送、引风机调节挡板开度不变，但由于燃烧工况总有些变动，故炉膛负压也是有脉动变化的，反映在炉膛负压表的指示控制值会左右轻微摆动。当燃烧不稳定时，炉膛负压产生强烈的波动，炉膛负压表的指示也相应作大幅度的摆动。因此，必须加强监视和检查炉内火焰状况，分析原因，并及时进行适当调节和处理。

3　取得效果

通过改造,通过在操作中的摸索总结，班组操作工掌握改造后的生产操作技能，优化生产运行，保证了锅炉NOx排放达到100mg/Nm3，逃逸氨≤5ppm，锅炉汽温、汽压和出力与改造前一致,保证锅炉正常运行，锅炉最终排放指标达到了国家环保标准，联合脱硝技术的应用改造获得了成功。

4　结束语

总之，锅炉燃烧的调节是多方面因素影响的很复杂的操作，在实际调节中做好各操作人员之间的配合，在此简单介绍改造后调节的几点注意事项，希望在今后操作中更好地保证锅炉操作安全稳定运行。随着环保标准的提高,锅炉的脱硝改造是必然的趋势,本厂在实施锅炉脱硝改造的过程中,应用了低氮燃烧、SNCR、SCR多种脱硝技术,在节约改造费用、运行成本方面做了有益探索，改造效果达到了预期目标,对同类型锅炉脱硝改造有积极的借鉴意义。

参考文献：

[1]姜锡伦.锅炉设备及运行[M].北京电力出版社，2006.

[2]锅炉运行规程,Q/JSPC-JS-101.01-2006[S].

[3]锅炉低氮、脱硝运行规程,Q/JSPC-JS-101.01-2012[S].

中图分类号：X592