鍋爐負(fù)荷提高及低氮燃燒改造措施的研究

路道偉 張永亮 李曉彤（兗礦魯南化工有限公司，山東 棗莊 277500）

鍋爐運(yùn)行工況影響著整個(gè)化工后系統(tǒng)的穩(wěn)定，本文著重分析了該車間1#、3#鍋爐負(fù)荷率過低、脫硝裝置運(yùn)行條件不佳等問題，并且針對每個(gè)問題癥結(jié)采取相應(yīng)的措施，通過各項(xiàng)改造實(shí)現(xiàn)了提高負(fù)荷，滿足更加嚴(yán)格環(huán)保要求的目的。

我公司現(xiàn)有三臺(tái)循環(huán)流化床鍋爐，其中1#、2#鍋爐型號(hào)為HG-9.8/130-M5，3#鍋爐型號(hào)為UG-9.8/260-M2，三臺(tái)鍋爐均安裝有SNCR脫硝系統(tǒng)，還原劑為15%左右的氨水，返料系統(tǒng)配置兩臺(tái)返料風(fēng)機(jī)，用于鍋爐返料系統(tǒng)，SNCR噴槍霧化風(fēng)采用除塵系統(tǒng)用壓縮空氣。

為提高鍋爐負(fù)荷及實(shí)現(xiàn)外排煙氣中NOx 滿足更加嚴(yán)格的環(huán)保要求，我車間先后對兩臺(tái)鍋爐實(shí)施提高負(fù)荷及低氮燃燒改造，分別于2019年10月、2020年1月對3#、1#鍋爐進(jìn)行改造，現(xiàn)就改造前后情況做以下總結(jié)：

1 改造前運(yùn)行情況

1.1 鍋爐負(fù)荷率低

3#鍋爐設(shè)計(jì)負(fù)荷為260t/h，實(shí)際運(yùn)行滿負(fù)荷為190t/h，滿負(fù)荷率只有73.08%，1#爐設(shè)計(jì)負(fù)荷為130t/h，實(shí)際運(yùn)行滿負(fù)荷為105t/h，滿負(fù)荷率只有80.77%，鍋爐效率明顯偏低；

1.2脫硝運(yùn)行工況差

（1）在1#與3#爐同時(shí)運(yùn)行情況下，SNCR 脫硝系統(tǒng)投用，兩爐用氨量分別為0.6m3/h、1.2m3/h，外排煙氣中NOX指標(biāo)基本維持在70-90mg/m3，偶爾會(huì)出現(xiàn)高于100mg/m3的情況，無法滿足2020年低于50mg/m3的更加嚴(yán)格的環(huán)保要求；（2）1#鍋爐負(fù)荷在105t/h 時(shí)料床溫度在980℃左右，返料器上部溫度基本在820-880℃；3#鍋爐負(fù)荷在190t/h時(shí)料床溫度在990℃以上，返料器上部溫度基本在850℃左右，兩爐的返料器處溫度偏低。低負(fù)荷狀況下，返料器溫度更低，脫硝反應(yīng)溫度不佳。在鍋爐床溫高，無調(diào)節(jié)余地的情況下，為保證外排煙氣NOX 指標(biāo)合格，氨水用量始終在高位，大量氨水逃逸進(jìn)入氨法濕式脫硫裝置，造成脫硫物料結(jié)晶惡化，脫硫運(yùn)行困難。

2 原因分析

2.1 物料循環(huán)系統(tǒng)存在缺陷

（1）該爐爐膛后部旋風(fēng)分離器存在煙氣入口結(jié)構(gòu)不合理，中心筒偏置角度不足，插入長度不夠，中心筒直徑過小等缺陷，無法滿足分離效率，物料循環(huán)分離效率低，循環(huán)量不足。（2）返料風(fēng)帽開孔率過小，返料風(fēng)阻不足，返料風(fēng)與松動(dòng)風(fēng)配比不佳，造成循環(huán)物料不足。

2.2 布風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在缺陷

（1）爐膛布風(fēng)板風(fēng)帽使用的是通風(fēng)直徑為5mm，每個(gè)開孔數(shù)為10個(gè)的蘑菇型風(fēng)帽，開孔率為2.4%，當(dāng)前工況下送風(fēng)量不足，布風(fēng)板阻力過低，造成床溫過高，換熱面?zhèn)鳠崧实?，造成鍋爐實(shí)際傳熱少，負(fù)荷低。（2）布風(fēng)板南北兩側(cè)有一定斜坡，且南北側(cè)包墻分別設(shè)置有給煤孔與返料孔，該部分的布風(fēng)阻力較大，使床內(nèi)布風(fēng)不均。

2.3 鍋爐尾部煙道積灰嚴(yán)重

影響傳熱效果，排煙熱利用率不佳，排煙熱損失過大。

2.4 原有SNCR 系統(tǒng)運(yùn)行配置不佳，脫硝率無法滿足新的環(huán)保要求

（1）1#鍋爐兩側(cè)分別配置3 個(gè)噴槍，共6 只噴槍；3#鍋爐兩側(cè)分別配備4只噴槍，共8只，兩爐脫硝噴槍數(shù)量不足。（2）受鍋爐負(fù)荷影響，噴槍設(shè)置位置處煙溫達(dá)不到最佳脫硝效果（最佳溫度為850-950℃）；（3）當(dāng)前設(shè)有兩臺(tái)氨水泵，三爐共用一條氨水總線，設(shè)計(jì)揚(yáng)程為60m，額定壓力為0.8MPa，由于輸氨管線較長，實(shí)際到達(dá)鍋爐35m噴槍處壓降至0.15MPa，造成噴氨靜壓力低，霧化效果差，且容易造成噴槍堵塞；（4）噴槍霧化風(fēng)使用除塵器用壓縮空氣存在不穩(wěn)定性。在除塵器噴吹或輸灰加壓狀態(tài)下，壓縮空氣壓力較低，加之脫硝霧化風(fēng)管過細(xì)沿程阻力大，造成霧化風(fēng)不足，噴槍霧化效果不佳。

3 改造措施

3.1 脫硝裝置改造

（1）每臺(tái)爐子新增兩只噴槍，并將現(xiàn)有噴槍改為防堵噴槍；（2）新增一臺(tái)氨水增壓泵，采用多級(jí)離心泵，設(shè)計(jì)揚(yáng)程150m，出口額定壓力增加至1.0MPa。

（3）設(shè)置另外一路單獨(dú)的霧化風(fēng)機(jī)，保障霧化風(fēng)壓穩(wěn)定。

3.2 旋風(fēng)分離器入口改造

優(yōu)化改造分離器入口結(jié)構(gòu)，將旋風(fēng)分離器入口處兩側(cè)煙道用可塑料按照階梯式方式分段縮小入口寬度，增加10cm--20cm左右，提高該處高寬比。

3.3 返料系統(tǒng)優(yōu)化改造

（1）調(diào)整返料風(fēng)帽開孔率，適當(dāng)提高返料布風(fēng)板孔板阻力，調(diào)整返料風(fēng)松動(dòng)風(fēng)比例為6:4；（2）在不改變風(fēng)帽連接返料風(fēng)管情況下更換適當(dāng)?shù)姆盗巷L(fēng)帽。

3.4 中心筒改造

（1）中心筒直徑增加20cm，長度增加50cm，增加物料捕捉半徑及捕捉能力，增加旋風(fēng)分離效果，增加物料循環(huán)量；

（2）適當(dāng)增加中心筒向入口側(cè)的偏置角度，更有效產(chǎn)生旋風(fēng)分離力，達(dá)到更好的分離效果。

3.5 流化系統(tǒng)改造

（1）整體更換布風(fēng)板風(fēng)帽，選用孔徑為8mm 開孔數(shù)量為6的鐘罩式風(fēng)帽，保證良好的流化效果，降低一次風(fēng)量，調(diào)整布風(fēng)阻力。（2）將流化床內(nèi)布風(fēng)板斜坡去除，使床內(nèi)布風(fēng)更加均勻。

3.6 吹灰系統(tǒng)改造

增加吹灰器系統(tǒng)，在鍋爐尾部受熱面增加10套空氣激波吹灰系統(tǒng)，定期對尾部煙道積灰進(jìn)行噴吹，保證鍋爐尾部煙道受熱面良好的傳熱性質(zhì)。

4 改造效果

針對鍋爐運(yùn)行情況，通過深入分析，對應(yīng)癥結(jié)所在分別采取有利措施，分別利用兩臺(tái)鍋爐停車檢修機(jī)會(huì)，于2019 年10月、2020年1月分別對3#、1#鍋爐進(jìn)行了低氮燃燒改造，改造完成后我車間分別對3#、1#鍋爐進(jìn)行168h性能考核，改造后運(yùn)行效果如下：

（1）1#鍋爐實(shí)際運(yùn)行滿負(fù)荷由105t/h提高到120t/h，負(fù)荷率由80%提高至92.3%，鍋爐效率提升明顯；鍋爐床溫有所降低，在滿足負(fù)荷情況下維持在960℃以下，返料器上部溫度在負(fù)荷達(dá)到100t/h以上時(shí)能夠保持在860℃以上，120t/h時(shí)達(dá)到930℃，能夠滿足脫硝要求。

（2）3#鍋爐實(shí)際運(yùn)行滿負(fù)荷由190t/h提高到220t/h，負(fù)荷率由73.08%提高到84.6，鍋爐效率提升明顯，高負(fù)荷時(shí)床溫基本維持在980℃，床溫未有明顯的下降。但返料器上部溫度在160t/h以上時(shí)能夠保持在850℃以上，完全能滿足脫硝要求。

（3）脫硝改造效果明顯，兩爐氨水用量由1.8t/h以上降低為1.1t/h左右，兩爐共同運(yùn)行或單爐運(yùn)行情況下，煙氣NOx指標(biāo)均能能夠控制在40mg/Nm3 左右，完全能夠滿足環(huán)保最新要求。脫硝氨水用量降低，脫硫裝置檢修等措施實(shí)施后，脫硫裝置運(yùn)行狀況也得到徹底改善，物料結(jié)晶良好。

5 結(jié)語

綜上表明，通過實(shí)施負(fù)荷提升及低氮燃燒改造，鍋爐裝置負(fù)荷率得到明顯提升，脫硝裝置運(yùn)行條件得到改善，脫硝用氨量明顯降低，煙氣NOx能夠控制在的新的環(huán)保指標(biāo)50mg/m3以下，脫硫運(yùn)行狀況更加優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗、提高裝置穩(wěn)定運(yùn)行周期的目的。