低氮燃燒與SCR脫硝技術(shù)相結(jié)合的改造

安建軍 肖作義 郝杰東 谷兆全 劉翠

摘 要：本文簡單介紹了低氮燃燒與SCR脫硝技術(shù)相結(jié)合的改造方案，闡述了改造之后的安全問題，針對這些問題展開深入的研究分析，結(jié)合本次研究，發(fā)表了一些自己的建議看法，希望可以提高低氮燃燒與SCR脫硝技術(shù)相結(jié)合的改造有效性，維持安全、穩(wěn)定生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：低氮燃燒；SCR脫硝技術(shù)；結(jié)合；改造

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.06.035

氮氧化物屬于燃煤電廠排放的一種主要污染物，隨著當(dāng)前環(huán)境為題的日益加劇，為了更好地滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展需要，燃煤電廠必須要采取相應(yīng)的措施降低氮氧化物排放量，保證其處于允許范圍。當(dāng)前燃煤鍋爐所采取的控制措施主要集中在兩個(gè)方面，一方面是針對燃燒過程中氮氧化物的生成展開控制，比如說低氮燃燒器，另一方面是針對生成的氮氧化物采取相應(yīng)的處理措施，比如說SCR脫硝技術(shù)等，單一措施的應(yīng)用污染控制效果不是十分理想，兩者聯(lián)合在一起，可以取得非常好的應(yīng)用效果，本文就此展開了研究分析。

1 改造方案

首先，對鍋爐二次風(fēng)噴口的二次風(fēng)重新分配，利用鍋爐內(nèi)風(fēng)道和分級，從空預(yù)器出口處抽出月30%的二次風(fēng)，經(jīng)旋轉(zhuǎn)對沖燃燼風(fēng)噴口進(jìn)入爐內(nèi)，在強(qiáng)烈旋轉(zhuǎn)對沖下，充分燃燒因?yàn)槿毖跞紵a(chǎn)生的氣相燃燒物質(zhì)，通過這種方式，可以實(shí)現(xiàn)對燃燒初期熱力氮和燃料氮生成的有效控制，將氮氧化物 還原為無害產(chǎn)物，實(shí)現(xiàn)低氮燃燒。另外，在鍋爐省煤器以及空預(yù)器間布置SCR反應(yīng)器，經(jīng)過催化劑模塊之后，氮氧化物會(huì)被還原為無害產(chǎn)物，實(shí)現(xiàn)對氮氧化物的高效處理。

（1）低氮燃燒改造。這方面的改造主要是在煤燃燒過程中，通過對燃燒環(huán)境的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對煤燃燒過程中氮氧化物生成量的有效控制。在實(shí)際的改造過程中，可以在鍋爐燃燒器上方等位置增加燃燼風(fēng)設(shè)備，減少主燃燒區(qū)域空氣量，將過量空氣系數(shù)控制在1以下。采取低氮燃燒改進(jìn)措施，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對氮氧化物的生成量的有效控制，同時(shí)還能降低爐膛內(nèi)燃燒最高溫度，降低熱力型氮氧化物的生成量。

（2）SCR脫銷系統(tǒng)改造。SCR技術(shù)的應(yīng)用，將氨氣從反應(yīng)器入口煙道噴入，與煙氣充分混合進(jìn)入反應(yīng)器，反應(yīng)器中有大量催化劑，會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對氮氧化物的分解。煙氣中氮氧化物中，一氧化氮占95%，二氧化氮占5%，氨氣與空氣充分混合后整流流入SCR反應(yīng)器，生成氮?dú)夂退犬a(chǎn)物。應(yīng)用SCR脫銷工藝，單個(gè)爐內(nèi)存在兩個(gè)反應(yīng)器，SCR系統(tǒng)處理省煤器出口煙氣后最終進(jìn)入脫硫系統(tǒng)。脫銷反應(yīng)器在空預(yù)器和省煤器間布置，在金屬構(gòu)架平臺(tái)安裝，可以提高鋼板托起效果。反應(yīng)器方面載荷分布均勻，借助滑動(dòng)軸承墊等向支撐結(jié)構(gòu)傳遞。

2 低氮燃燒與SCR脫硝技術(shù)改造后在鍋爐安全運(yùn)行方面的影響

（1）在鍋爐鋼架方面的影響。鍋爐在最初設(shè)計(jì)階段，并未考慮到脫銷系統(tǒng)的加裝，鍋爐鋼架不一定能承受脫銷裝置荷載，在確定脫銷系統(tǒng)之后，需要結(jié)合荷載分布圖重新核算鍋爐鋼架和基礎(chǔ)性能。

（2）在空預(yù)器方面的影響。首先，煙氣中三氧化硫轉(zhuǎn)化率增大，煙氣三氧化硫含量增高，酸露點(diǎn)溫度升高，酸腐蝕以及堵灰現(xiàn)象更為嚴(yán)重；再次，SCR脫銷系統(tǒng)中，三氧化硫、氨氣以及水蒸氣在高溫作用下會(huì)產(chǎn)生硫酸氫銨，該物質(zhì)中度酸性，粘性大，容易粘附與空預(yù)器元件表面，加劇腐蝕，另外該物質(zhì)還會(huì)堵塞在低溫度，導(dǎo)致空預(yù)器阻力受到影響，必須要保證空預(yù)器有足夠的清系能力；最后，對比加裝脫銷系統(tǒng)前，因?yàn)樵黾佑蠸CR裝置，整個(gè)煙道系統(tǒng)會(huì)承受較高阻力，空氣與煙氣在空預(yù)器中會(huì)出現(xiàn)一定的壓差，容易增大漏風(fēng)可能。

（3）在引風(fēng)機(jī)方面的影響。安裝脫銷裝置后，整個(gè)煙道會(huì)增加約1000Pa阻力，另外，低氮燃燒器在改造過程中也會(huì)進(jìn)一步增大煙道中煙氣阻力，因此，需要考慮對引風(fēng)機(jī)增容。

（4）在鍋爐飛灰方面的影響。脫銷過程是一個(gè)化學(xué)反應(yīng)過程，氮氧化物在催化劑作用下與氨氣生成氮?dú)飧獨(dú)獗旧聿粫?huì)影響到飛灰，但是生成水后，煙氣中的含水率會(huì)有一定的增大。氨氣存在有逃逸現(xiàn)象，會(huì)一定程度上影響到飛灰，部分氨氣吸附于灰粒，灰粒表現(xiàn)為弱堿性，容易腐蝕銅、鋅等金屬，因此，長期接觸飛灰部位盡量避免選擇這類金屬。

3 低氮燃燒與SCR脫硝技術(shù)改造后安全措施

（1）改造吹灰器以及空預(yù)器。SCR脫硝系統(tǒng)投入運(yùn)行后，為了實(shí)現(xiàn)對冷端換熱元件堵灰問題的有效解決，選擇雙介質(zhì)吹灰器替代之前的冷端吹灰器，改造之后，不僅能夠?qū)Q熱元件的積灰和氧化皮及時(shí)清理，同時(shí)還能將積聚的可燃物清理干凈，降低火災(zāi)隱患。在改造空預(yù)器轉(zhuǎn)子隔倉后，換熱器元件變?yōu)殡p層布置。

（2）改造電除塵器以及引風(fēng)機(jī)。在電除塵器改造方面，之前使用的是雙室三電場靜電除塵器，不能滿足鍋爐改造之后的運(yùn)行需要，在改造之后，原三電場后增加移動(dòng)電極電場，升高原電場高度，增加總集塵面積。新增第四電場，應(yīng)用移動(dòng)電極技術(shù)，形成3+1除塵方式，加高原有三電場，重新標(biāo)定和調(diào)整除塵器氣流分布。

在引風(fēng)機(jī)改造方面，因?yàn)檎麄€(gè)煙道阻力升高，再綜合考慮除塵器改造等之后，引風(fēng)機(jī)展開增容改造，改造之后的引風(fēng)機(jī)發(fā)電功率2500kW，能夠滿足實(shí)際需要。

（3）鍋爐燃燒運(yùn)行調(diào)節(jié)優(yōu)化。調(diào)節(jié)燃料量以及一次風(fēng)量，低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下，磨煤機(jī)通風(fēng)量控制在（40-45t/h），磨煤機(jī)停運(yùn)后關(guān)閉一次風(fēng)擋板，降低爐內(nèi)一次風(fēng)量，實(shí)現(xiàn)對氮氧化物生成量的控制，高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下，保證磨煤機(jī)通風(fēng)量，避免有滿煤等情況出現(xiàn)。另外，調(diào)節(jié)送風(fēng)量和燃燒器，保證爐內(nèi)送入風(fēng)量與燃料量相適應(yīng)。

4 結(jié)束語

為了更好地滿足實(shí)際生產(chǎn)需要，降低氮氧化物排放量，應(yīng)用低氮燃燒與SCR脫硝技術(shù)相結(jié)合的策略，提高氮氧化物控制有效性。但是低氮燃燒與SCR脫硝技術(shù)相結(jié)合之后，會(huì)暴露出一些安全問題，結(jié)合實(shí)際問題，采取針對性的解決策略，維持運(yùn)行安全穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫立國.“低氮燃燒+SCR”聯(lián)合脫硝技術(shù)在350MW煤粉鍋爐改造中的應(yīng)用[C].第五屆發(fā)電廠鍋爐優(yōu)化改造與配煤摻燒技術(shù)經(jīng)驗(yàn)交流研討會(huì)論文集，2015：363-367.

作者簡介：安建軍（1985-），男，內(nèi)蒙古人，本科，工程師，主要研究方向：鍋爐節(jié)能。

*為通訊作者