75t/h旋風爐低氮脫硝改造

（南通醋酸纖維有限公司，江蘇南通市，226000） 馮亮亮 秦躍東 朱建國

1 鍋爐概況

南通醋酸纖維有限公司75t/h旋風爐是武漢鍋爐廠生產(chǎn)的WGZ75/3.82－16型鍋爐，系單鍋筒自然循環(huán)立式旋風燃燒液態(tài)排渣鍋爐，旋風筒立式布置于鍋爐前墻。主要燃燒過程是煤粉通過旋風筒頂部噴燃器噴入圓形截面的旋風筒中進行燃燒，旋風筒的后面串置輔助性的二次燃燒室，將燃粉燃燼。過熱器分高、低溫過熱器，分別布置在水平煙道，采用噴水減溫器進行汽溫調節(jié)。鍋爐尾部豎井布置了省煤器和空氣預熱器。鍋爐制粉采用鋼球磨中間儲倉式熱風送粉系統(tǒng)，制粉系統(tǒng)的乏氣作為三次風送入二次室。鍋爐主要參數(shù)見表1，設計煤種、校核煤種見表2。

鍋爐改造之前存在的問題有，鍋爐排煙溫度高，正常運行（制粉系統(tǒng)運行）排煙溫度170～210℃，高于設計排煙溫度，受熱面積灰嚴重，特別是空氣預熱器和省煤器，液態(tài)排渣受煤質、燃燒影響大，惡化時可導致排渣口堵塞、過渡煙道堵塞等，爐膛溫度高，NOX排放濃度高達700～1 200mg/Nm3。

根據(jù)國家火電廠大氣污染物排放標準要求，重點地區(qū)NOx排放不得超過100mg/Nm3。因此，對鍋爐進行脫硝改造。

2 脫硝改造

2.1 增加OFA系統(tǒng)

在二次室增加設置1層燃盡風，噴口位置在標高10 800mm處，噴口直徑φ250mm。OFA布置在左右側爐墻，左側爐墻設3個風口，右側爐墻設2個風口，交叉布置。噴口中心向下傾斜20°。左右側墻各設置一個風道風箱系統(tǒng)，從原二次風箱取風。左側墻風道為550mm×550mm，風箱為650mm×650mm。右側墻風尺寸為450mm×450mm，風箱550mm×550mm。

鍋爐在燃用設計煤種BMCR工況下，鍋爐所需總的燃燒空氣量為：7.5×104Nm/h(26.86kg/s)，增加OFA系統(tǒng)后，總OFA風量為4.3kg/s，占總風量的16%，而旋風筒二次風量相應減少25%。

表1 75t/h旋風爐主要參數(shù)

表2 煤種分析

圖1 燃盡風風口結構圖

2.2 尾部受熱面改造

為了安裝SCR催化劑，必須對尾部受熱面進行改造。鍋爐SCR選擇性催化還原反應的最佳溫度為320～400℃，根據(jù)鍋爐熱力計算匯總表，SCR反應器適合布置于上級空氣預熱器和下級省煤器之間。由于原尾部受熱面布置較為緊湊，不能直接在煙道內部放置SCR催化劑。為了布置SCR設備，須將鍋爐尾部煙道的省煤器和空氣預熱器受熱面進行調整。具體方案如下：

（1）反應器煙道自原上級預熱器下部向后引出，然后向上，往后再向下經(jīng)過3層催化劑反應器（最上一層備用），最后經(jīng)過下級省煤器再返回原煙道。

（2）將原下級省煤器管組移至SCR反應器下部煙道內，由于鍋爐原運行排煙溫度偏高，并考慮到低氮燃燒器改造會使爐膛出口煙溫升高，故將下級省煤器縱向排數(shù)增加12排，以降低排煙溫度至160℃。

（3）將原下級預熱器下組由立式光管改為臥式螺旋槽管預熱器，預防低溫腐蝕。

（4）為了讓煙氣氣流在煙道內分布均勻，在煙道內設置了大顆粒收集裝置、煙氣導流板、煙氣混合器和煙氣整流裝置等。

2.3 煙氣脫硝SCR系統(tǒng)

SCR系統(tǒng)所需要的還原劑采用尿素溶液（母管濃度為50%，壓力0.8MPa，溫度50℃）。SCR噴槍布置在鍋爐尾部煙道的上部拐彎處（低溫過熱器出口），在后墻布置4只SCR噴槍，每只噴槍上有1個噴頭，噴槍伸入煙道內，將尿素溶液（經(jīng)稀釋水稀釋后濃度約為5%）均勻噴入煙道內，采用霧化空氣將還原劑霧化噴入高溫煙氣中，噴入點煙氣溫度約615℃，尿素溶液在爐內進行熱解，生成NH3。

該系統(tǒng)配置一套SCR供給模塊、一套SCR稀釋計量模塊、一套SCR分配模塊。運行人員通過控制電動調節(jié)閥來控制總的尿素溶液流量。分配系統(tǒng)用于精確分配到每支噴槍的尿素用量和霧化空氣。

3 NOx濃度的影響因素及控制策略

3.1 過量空氣系數(shù)

氧量的變化直接影響NOx指標，一般控制爐膛出口氧量1%～2%之間，鍋爐出口氧量3%～4%，CO不超過100ppm。

風量的多少影響鍋爐對應負荷下的氧量，因此風量的多少應根據(jù)負荷變化及時調整。需要注意的是：鍋爐負荷低于60t/h時，不應過于追求控制氧量而減少送風，這樣會造成一次風量不足導致燃燒器回火以及鍋爐壺口流渣不暢，此時應適當增加氧量、增加尿素溶液噴入量來控制NOx。

3.2 配風方式

燃燼風主要控制對象是CO，CO反映了前置爐燃燒還原性氣氛程度。當鍋爐工況穩(wěn)定時，一般控制燃燼風開度30%～40%之間，CO含量不超過75ppm。當燃燼風逐漸開大時，NOx會隨之降低，CO逐步升高。

一、二次風配比原則：首要是確保一次風壓，在此前提下，為保證二次風剛性可盡量關小二次風小風門、開大二次風總風門。較小的一次室風率能夠降低煤粉初始燃燒氧量，從而抑制NOx生成，保證二次風剛性可延長固定碳在一次室內燃燒時間。

當外界負荷波動較大時，燃燼風可以作為調節(jié)一、二次風率大小的手段，控制一次室燃燒氣氛，從而抑制NOx生成，保證環(huán)保參數(shù)達標排放。

3.3 噴槍運行工況

當一只或多只噴槍管路堵塞時，NOx就難于控制，尿素用量大幅上升，氨逃逸大幅增加。最終導致過量氨與三氧化硫反應生成硫酸氫氨，堵塞空氣預熱器。

4 存在的問題及今后改進的方向

利用停爐之際，對旋風爐進行全面檢查。發(fā)現(xiàn)兩側二次風口均有較為嚴重的變形，結焦嚴重，占風口通道面積約40%。二次室結焦嚴重；積灰嚴重，尤其是催化劑及各處水平煙道。運行一段時間后內部阻力增加，脫硝效率下降，氨逃逸增加，嚴重時限制鍋爐帶負荷能力。催化劑內積灰板結，難以徹底清理。

針對低氮燃燒的負面影響，提出今后改進的方向：提高二次風口與燃盡風口材質的耐熱性；尾部煙道的吹灰器更換成大功率聲波吹灰器；對尾部煙道煙氣流場進行優(yōu)化；運行期間加大氨逃逸的考核。

[1]鐘禮金，宋玉寶.鍋爐SCR煙氣脫硝空氣預熱器堵塞原因及解決措施[J].熱力發(fā)電,2012,41(8):45-48.

[2]HansJensen-Holm,Nan-YUTopsoe,崔建華.選擇催化還原（SCR）脫硝技術在中國燃煤鍋爐上的應用（上）[J].熱力發(fā)電，2007（8）:13-18.

[3]Hans Jensen-Holm,Nan-YU Topsoe,崔建華.選擇催化還原（SCR）脫硝技術在中國燃煤鍋爐上的應用（下）[J].熱力發(fā)電，2007（9）:10-15.