聯合脫銷技術在燃煤鍋爐脫銷改造中的應用

摘 要：隨著科學技術的發展，各行業各領域對環境造成的壓力不斷增大，環保標準和強度也不斷得到提高，電力企業作為能源行業的先驅，自然對環境的改善與治理有不可推卸的責任，因此越來越多的電力企業開始對燃煤鍋爐的脫硝改造項目投入時間和精力，希望能夠在此領域有所突破。發展至今，已經有SNCR和SCR兩類比較成型的脫銷技術開始在改造項目中發揮實際作用，根據實際情況進行選用。多數電力公司已經開始結合自身設備的特點，聯合運行脫銷技術，著手制定符合自身實際情況的方案并加以實施，為煤炭鍋爐進一步向前發展，做出了不可磨滅的貢獻。本文在概述脫銷技術選擇的基礎上，對于改造實施的特點以及后期效果評價進行了淺要的分析。

關鍵詞：脫銷技術；脫銷改造；燃煤鍋爐

引言：

就我國整體經濟面貌而言，自改革開放以來，經濟呈現了良好的持續性增長，并且速度十分驚人，經濟總量等各方面的綜合實力都已上升一個層次，但高速的經濟增長到來的代價，就是日趨嚴峻的環境壓力，這也成為目前政府部門重點關注的領域。面對嚴峻的環保形勢，我國在九十年代初制定了第一部與火電企業有關的標準規范，在此后的二十年間，經歷了兩次重要的修改，排放標準逐步趨近嚴格，形成了當今的《火電廠污染物排放標準》。在電力企業排放物中，硫化物的防止最為嚴苛，因此各新興的發電廠都對脫硫技術做了嚴格的控制，同時對于氮化物的排放問題也相當重視。此后頒布的一系列規范中，明確規定了第三時段火力發電鍋爐須預留煙氣脫除氮氧化物裝置空間，不僅如此，《火電廠大氣污染物排放標準》（GB 13223-2011）NOX重點地區限值小于100 mg/m3，此限制值也會已經是當前低氮燃燒技術所能達到的極限，若想進一步得到提升，必須就系統進行改造，安裝煙氣脫硝系統。基于以上原因，加上國家環保規定的日趨嚴格，各熱電公司開始實施煙氣脫硝工程，給電力企業獲得政府及社會認同打下了良好的基礎，也為中國的環保事業做出了表率作用。

1 脫硝技術比較與選擇

經過幾年的發展與研究，目前運用比較廣泛、體系比較成熟的煙氣脫硝技術主要集中在SCR和SNCR兩種工藝上。從原理上講，SCR和SNCR這兩種在化學反應上幾乎沒有據別，都是通過在煙氣中噴入還原劑、尿素或者氮，在合適的溫度情況下，與煙氣中的氮化物發生還原反應，最后將氮化物轉化成氮氣和水蒸氣。不同的條件就在于溫度，通常情況下，SNCR是在八百到一千二百度的高溫情況下有選擇的進行還原反應，而SCR不同，是在三百到四百度的區域范圍內，低溫加上催化劑作用，完成選擇性還原反應。基本的反應公式為：4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O。和不采用催化劑進行反應的SNCR工藝相比較，SCR在催化劑的幫助下具有兩個方面的優勢，一方面是對脫硝率的影響，有了催化劑的幫助可以將其提升到最高，另一方面就是對選擇性還原反應的環境進行了改良，使得其在溫度較低的區域也能完成反應。但有利必有弊，這兩方面的巨大優勢也使得在成本投入和運行費用方面，SCR也全面的超越了SNCR。經過探索和研究發現，如果想達到全面應用氮氧化物低燃燒的技術，SCR和SNCR這兩種技術共同作用，完成脫銷，能夠在初投資費用相當的情況下，顯著的減少運行費用，有效的做到成本控制。就目前年代相對久遠的老機組而言，這種方式是在經濟和適用性兩方面都比較合適的選擇，因此這種脫銷方法也逐漸流行起來。實踐證明，確實行之有效。

2 脫銷改造的實行

脫銷改造是多工序，多方面的改造過程，需要在許多領域做出努力，才能從根本上實現脫銷改造。

2.1 燃燒器的改造

目前國內的煤炭普遍具備易于燃燒的特性，為了能夠再次基礎上同時兼顧氮氧化物的排放量控制以及飛灰可燃物含量的控制，急需對燃燒器進行適當的改造。多數燃燒器在改進之后采取了燃料二次燃燒的技術，使得燃燒器具備了四個方面的特點。首先，每個角都裝有數個二次風的噴口，3層一次風噴口，2層乏風噴口。順序自下而上排序為二次風、一次風、二次風、一次風、乏氣風、乏氣風、一次風、下層OFA及上層OFA。第二，3層一次風的噴口技術采用了可調撞擊式水平濃淡直流燃燒器，使得下層的燃燒器噴口帶有穩定燃燒鈍體。第三點，每個一層乏氣噴口都對應了一臺鋼球磨煤機，磨煤機停運時，開啟冷卻風。第四點，就是將燃燒系統分為三個高度區域，每層高度都有未經充分燃燒的煤粉進行復燃，最后使得未完全燃燒產物在1.15的過剩空氣系數下完成充分燃燒。經過測試，鍋爐無論在氮氧化物還是鍋爐額定負荷下的效率都要比改造前有顯著的提升。

2.2 SNCR脫銷的改造

SNCR技術的改造是基于燃燒器改造之上的新工藝。從系統結構上來看，SNCR主要包含了尿素溶液配制、在線稀釋、噴灑和監控四個基本的部分。這些部分分別承擔起了儲存、溶液配制和儲存、稀釋適合氮氧化物排放量的濃度、噴射層的尿素溶液分配、物化噴灑與計量以及監控整個過程中線氨與氮氧化物的分析情況。尿素溶液噴射器噴嘴選用雙流體物化墻，所有的墻式噴射器配有推進與縮回機構，每層噴射器可單獨控制。每層噴射器母管均配有一個供液壓力監測表和溶液流量計量表。

2.3 SCR的改造

基于SNCR之上，有衍生出了SCR的改造工藝。受到鍋爐尾部煙道的限制，想在尾部通過加裝旁路煙道的方法來設置氨區很難實現，SCR技術就是對高溫段的省煤器進行調整和換代，將光管換成了H式省煤器，在省煤器換熱量不變的前提之下縮小了體積，為催化劑的安裝節省了體積。

3 脫銷技術的效果評價

從成本的角度出發，本組鍋爐在尿素使用量方面約為每小時150公斤。鍋爐負荷低于80%時，尿素用量將降低至每時80公斤左右。按全年滿負荷工況運行時間3600小時，80%以下負荷運行時間4000小時計算，全年單臺爐尿素耗量約860噸。按尿素單價2500元計算，全年尿素消耗成本約215萬。水電的成本費用大概每年20萬元左右。總計235萬的運行成本，比為改造前有所上升，但就改造效果而言，完全在可以接受的范圍之內。

4 結語

環保形勢的日益嚴峻必將使得鍋爐脫銷改造技術成為一種必然趨勢，在這種大環境下，如何選擇合理的改造手段已經成為了當下亟待解決的關鍵性問題，隨著SNCR、SCR以及新型燃燒器等各種脫銷技術的成熟，相信不僅能在效果上取得前所未有的突破，在節約改造費用上也將取得良好的進展。只有將實際的實用性和經濟性并重，共同向前發展，才能推動燃煤鍋爐在火電企業中的地位，使之向著正確、良好的方向發展。

參考文獻

[1]熱電分公司.鍋爐SCR脫銷改造可行性研究報告[S].2007.

[2]朱全利.鍋爐設備及系統[M].北京：中國電力出版社.

作者簡介：馬燕（1977-）女，工程師，大學本科，現任國華北京熱電發電部燃料化驗班班長。