談W火焰鍋爐脫硝超低排放技術(shù)路線選擇

鄒紅果

（大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團股份有限公司北京100091）

談W火焰鍋爐脫硝超低排放技術(shù)路線選擇

鄒紅果

（大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團股份有限公司北京100091）

對于越來越嚴峻的大氣污染物排放標準，脫硝超低排放改造勢在必行。本文分析研究了W火焰鍋爐脫硝超低排放技術(shù)路線，為電廠的脫硝超低排放改造提供參考價值。

W火焰鍋爐；脫硝；超低排放

1 背景介紹

我國的電力政策是火電廠優(yōu)先燃用劣質(zhì)煤，無煙煤是劣質(zhì)煤的一種，由于無煙煤的Vdaf≤10%，所以燃燒無煙煤有三難：著火難、穩(wěn)燃難和燃盡難。目前燃用無煙煤的鍋爐多為“W”火焰鍋爐。W火焰鍋爐由于自身燃燒特點和燃用煤種的局限，NOx排放量大多在900 mg/ Nm3~1000mg/Nm3以上甚至更高[1]。目前，W火焰鍋爐的脫硝改造以爐內(nèi)控制和高效SCR脫除為兩個重點方向，以階梯減排為目標。通過低氮燃燒改造，將NOx的排放濃度控制在850mg/Nm3以內(nèi)；通過加裝SCR脫硝，將NOx的排放濃度控制在200mg/Nm3以內(nèi)。

2014年，國家發(fā)展改革委員會、環(huán)境保護部、國家能源局聯(lián)合下發(fā)《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃（2014-2020年）》的通知，對燃煤電廠大氣污染物排放控制提出了新的要求，要求改造后大氣污染物排放濃度基本達到超低排放限制，即SO2≤35mg/ Nm3，NOx≤50 mg/Nm3，煙塵≤10 mg/Nm3。

針對新的NOx排放濃度要求，W火焰鍋爐的脫硝超低排放改造勢在必行。本文針對脫硝超低排放技術(shù)方案進行整理分析，在此基礎(chǔ)上，對運用較多的超低排放組合技術(shù)路線進行探討，為W火焰鍋爐進行脫硝超低排放改造提供參考價值。

2 常規(guī)脫硝超低排放技術(shù)路線存在問題

在進行SCR脫硝系統(tǒng)設(shè)計中，脫硝效率和氨逃逸存在以下的關(guān)系：

NH3/NOx摩爾比=脫硝效率+氨逃逸量/NOx入口濃度

在相同的入口NOx濃度下，脫硝效率越高，氨逃逸量就越大。

對于爐膛出口NOx濃度排放不高的煤粉爐，較為成熟可靠的技術(shù)路線為：低氮燃燒+SCR脫硝。在超低排放改造中，通過低氮燃燒改造、更換、再生或者加裝催化劑等方法提高脫硝效率，從而滿足超低排放的要求。

對于W火焰鍋爐，通過爐內(nèi)控制和高效SCR脫硝，可分別實現(xiàn)1100mg/Nm3→800mg/Nm3和800mg/Nm3→50mg/Nm3的階梯減排目標，從而實現(xiàn)NOx綜合控制達到超低排放的標準。此種技術(shù)路線，要求SCR系統(tǒng)的脫硝效率達到93.75%以上。本方案，也可通過增加催化劑量滿足脫硝效率的要求，但其對流場要求很高，極易造成空預器入口的氨逃逸率超標，會加快空預器的堵塞速度，縮短空預器的堵塞周期，影響鍋爐的出力，給鍋爐的安全生產(chǎn)帶來極大的隱患[2]。

針對W火焰鍋爐高NOx排放濃度的特殊情況，發(fā)電企業(yè)根據(jù)機組的自身情況，因地制宜，制定出符合本工程的技術(shù)改造方案，實現(xiàn)脫硝的超低排放。

3 W火焰鍋爐脫硝超低排放技術(shù)路線選擇

對于W火焰鍋爐，主要有以下幾種組合的技術(shù)路線。

3.1 配煤+低氮燃燒+SCR脫硝

對于通過低氮燃燒器改造，NOx濃度控制很好的W火焰鍋爐，尤其是新建機組，可以考慮采用摻燒一定比例的煙煤，降低爐膛溫度，降低NOx排放濃度；而后通過高效的SCR脫硝系統(tǒng)，達到脫硝超低排放的要求。國內(nèi)已有同類機組的穩(wěn)定到達脫硝超低排放的運行業(yè)績。

3.2 低氮燃燒+SNCR+SCR

本技術(shù)方案為目前脫硝超低排放改造中采用最多的技術(shù)路線。其是在低氮燃燒+SCR脫硝的基礎(chǔ)上，通過在鍋爐上加裝SNCR系統(tǒng)，進一步降低NOx，減少尾部SCR脫除NOx的壓力。本技術(shù)路線針對W火焰鍋爐而言，目前還存在著一些問題，例如由于W火焰鍋爐的爐內(nèi)煙溫高，難于找到適合SNCR還原劑噴入所要求的850℃~1100℃的溫度場；爐膛呈長條形，寬度大，兩側(cè)布置長槍也無法達到全覆蓋整個爐膛，合適的溫度場難于找到，在保證SNCR系統(tǒng)較小的氨逃逸情況下，脫硝效率偏低。

由于W火焰鍋爐的特殊性，造成爐膛出口的NOx分布比較混亂，以及在追求高SNCR系統(tǒng)脫硝效率的情況下，勢必會造成SNCR系統(tǒng)的氨逃逸過大，這將對后續(xù)SCR脫硝系統(tǒng)的噴氨要求、流場要求提出更高要求，很可能會造成空預器入口的氨逃逸超標。是否能研究找到一種能夠適應W火焰鍋爐不同運行條件下的SNCR脫硝與SCR脫硝的耦合控制技術(shù)及優(yōu)化運行方案，是確保此技術(shù)路線滿足脫硝超低排放的關(guān)鍵。

3.3 低氮燃燒+SCR脫硝+濕法脫硝

通過低氮燃燒+SCR脫硝，將W火焰鍋爐爐膛出口的NOx濃度控制在100 mg/Nm3以內(nèi)，而后通過濕法煙氣脫硝技術(shù)，將煙囪出口的NOx濃度控制在50 mg/Nm3以下。本技術(shù)路線，從理論上是可行的，但在W火焰鍋爐脫硝改造中的可行性及經(jīng)濟性，有待需要論證。

3.4 低氮燃燒+SCR脫硝+SCR脫硝

此技術(shù)思路，是在低氮燃燒后，采用兩個SCR脫硝系統(tǒng)串聯(lián)的技術(shù)方案。通過合理的設(shè)置單個SCR脫硝系統(tǒng)的脫硝效率、噴氨量、催化劑量，亦可以實現(xiàn)超低排放的要求。但是，此方案需要有足夠的空間，用于SCR脫硝系統(tǒng)的布置，這對于布局緊湊，空間狹小的項目而言，是不可行的。另外，工程造價較高。

4 結(jié)語

以上提出的脫硝超低排放技術(shù)路線，供大家參考。隨著超低排放改造的深入，W火焰鍋爐選擇合適的脫硝超低技術(shù)路線對整個項目的投資和設(shè)備選型至關(guān)重要，對超低排放是否達標也起著關(guān)鍵性的作用。采用何種技術(shù)路線，電廠應綜合考慮各種因素，制定出符合自身實際情況的改造方案，從而實現(xiàn)脫硝的超低排放。

[1]孔凡卓,閻維平,周健,石麗國.W火焰鍋爐低NOx燃燒與SNCR聯(lián)合應用研究.熱力發(fā)電,2009.

[2]王鵬.“W”鍋爐超凈排放后對脫硝系統(tǒng)新問題及對策.應用能源技術(shù),2016（7）.