談W火焰鍋爐脫硝超低排放技術路線選擇

鄒紅果

（大唐環境產業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路線選擇

鄒紅果

（大唐環境產業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先燃用劣質煤，無煙煤是劣質煤的一種，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；通過加裝SCR脫硝，將NOx的排放濃度控制在200mg/Nm3以內。

2014年，國家發展改革委員會、環境保護部、國家能源局聯合下發《煤電節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方案進行整理分析，在此基礎上，對運用較多的超低排放組合技術路線進行探討，為W火焰鍋爐進行脫硝超低排放改造提供參考價值。

2 常規脫硝超低排放技術路線存在問題

在進行SCR脫硝系統設計中，脫硝效率和氨逃逸存在以下的關系：

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，通過爐內控制和高效SCR脫硝，可分別實現1100mg/Nm3→800mg/Nm3和800mg/Nm3→50mg/Nm3的階梯減排目標，從而實現NOx綜合控制達到超低排放的標準。此種技術路線，要求SCR系統的脫硝效率達到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，發電企業根據機組的自身情況，因地制宜，制定出符合本工程的技術改造方案，實現脫硝的超低排放。

3 W火焰鍋爐脫硝超低排放技術路線選擇

對于W火焰鍋爐，主要有以下幾種組合的技術路線。

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，達到脫硝超低排放的要求。國內已有同類機組的穩定到達脫硝超低排放的運行業績。

3.2 低氮燃燒+SNCR+SCR

本技術方案為目前脫硝超低排放改造中采用最多的技術路線。其是在低氮燃燒+SCR脫硝的基礎上，通過在鍋爐上加裝SNCR系統，進一步降低NOx，減少尾部SCR脫除NOx的壓力。本技術路線針對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系統脫硝效率的情況下，勢必會造成SNCR系統的氨逃逸過大，這將對后續SCR脫硝系統的噴氨要求、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及優化運行方案，是確保此技術路線滿足脫硝超低排放的關鍵。

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，而后通過濕法煙氣脫硝技術，將煙囪出口的NOx濃度控制在50 mg/Nm3以下。本技術路線，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濟性，有待需要論證。

3.4 低氮燃燒+SCR脫硝+SCR脫硝

此技術思路，是在低氮燃燒后，采用兩個SCR脫硝系統串聯的技術方案。通過合理的設置單個SCR脫硝系統的脫硝效率、噴氨量、催化劑量，亦可以實現超低排放的要求。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 結語

以上提出的脫硝超低排放技術路線，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路線對整個項目的投資和設備選型至關重要，對超低排放是否達標也起著關鍵性的作用。采用何種技術路線，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聯合應用研究.熱力發電,2009.

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