聯(lián)合脫硝技術(shù)在燃煤鍋爐脫硝改造中的應(yīng)用

蔡　輝，馮金洋，楊　義(蘭州石化化肥廠動(dòng)力車間，甘肅蘭州　730060)

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聯(lián)合脫硝技術(shù)在燃煤鍋爐脫硝改造中的應(yīng)用

蔡輝，馮金洋，楊義
(蘭州石化化肥廠動(dòng)力車間，甘肅蘭州730060)

摘要：隨著環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高,面對(duì)嚴(yán)峻的環(huán)保形勢(shì),目前我國(guó)對(duì)于NOx的污染排放問(wèn)題也更為重視，正是基于這個(gè)背景,蘭州石化公司化肥廠動(dòng)力車間3臺(tái)鍋爐實(shí)施煙氣脫硝工程改造,采用低氮燃燒、選擇性非催化還原反應(yīng)（SNCR）、選擇性催化還原反應(yīng)（SCR）聯(lián)合脫硝技術(shù)，分三段脫除煙氣中NOx，使NOx排放含量不高于100mg/Nm3。脫硝項(xiàng)目投運(yùn)后，經(jīng)聯(lián)合調(diào)試達(dá)到了鍋爐煤粉專燒時(shí)NOx含量達(dá)標(biāo)排放。介紹了低氮燃燒+SNCR+SCR脫硝技術(shù)在固態(tài)排渣、平衡通風(fēng)、四角切向燃燒煤粉鍋爐的應(yīng)用，簡(jiǎn)述其改造技術(shù)特點(diǎn)和工藝流程,并通過(guò)實(shí)際運(yùn)行調(diào)節(jié)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：燃煤鍋爐；低氮燃燒；脫硝；燃燒調(diào)節(jié)

甘肅蘭州近些年經(jīng)濟(jì)呈現(xiàn)快速、持續(xù)、健康的發(fā)展,經(jīng)濟(jì)總量和綜合實(shí)力在快速前進(jìn)。但在經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)的同時(shí),環(huán)境保護(hù)壓力也日益增大。面對(duì)嚴(yán)峻的環(huán)保形勢(shì),目前我國(guó)對(duì)于NOx的污染排放問(wèn)題也更為重視，國(guó)家環(huán)?？偩止剂诵碌幕痣姀S大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn),明確要求氮氧化物的排放濃度不得超過(guò)100mg/Nm3。正是基于以上背景,蘭州石化公司化肥廠動(dòng)力車間3臺(tái)鍋爐實(shí)施煙氣脫硝工程改造,這必將為本公司贏得更多社會(huì)認(rèn)同,并為蘭州的環(huán)境保護(hù)盡自己的社會(huì)責(zé)任。

1　聯(lián)合脫硝技術(shù)應(yīng)用

1.1NOx的生成機(jī)理

根據(jù)燃燒過(guò)程中NOx的生成機(jī)理，可以分為三種：熱力型NOx、燃料型NOx和快速型NOx。熱力型NOx其生成速度主要受溫度的影響，熱力型NOx主要是在1400℃以上的高溫區(qū)產(chǎn)生的，當(dāng)燃燒溫度低于1000℃時(shí)，幾乎觀察不到熱力型NOx的生成反應(yīng)。燃料型NOx是由燃料本身固有的氮化合物在燃燒時(shí)轉(zhuǎn)化而成，在600～800℃時(shí)就會(huì)產(chǎn)生。燃料氮是燃燒過(guò)程中NOx的主要來(lái)源，煤粉燃燒時(shí)約75%～90%的NOx來(lái)源于燃料型NOx?？焖傩蚇Ox是當(dāng)碳?xì)浠衔锶剂线^(guò)濃燃燒時(shí)，在反應(yīng)區(qū)附近快速生成的，它在整個(gè)NOx中數(shù)量極少，一般可忽略不計(jì)。

1.2NOx的控制方法

NOx的控制可分為燃燒前處理、燃燒中處理和燃燒后處理。燃燒前脫氮主要是在燃燒前將燃料轉(zhuǎn)化為低氮燃料。這種技術(shù)方法復(fù)雜，由于難度大,成本較高，目前僅限于研究階段；燃燒中脫氮主要從兩個(gè)方面考慮：一是抑制燃燒中NOx的形成。二是還原已形成的NOx。根據(jù)NOx的生成機(jī)理可知，減少其生成量的主要方法是控制燃燒區(qū)溫度，降低反應(yīng)區(qū)內(nèi)氧的濃度和縮短燃料在高溫區(qū)域內(nèi)的停留時(shí)間。各種低氮燃燒技術(shù)均是根據(jù)這些原理來(lái)進(jìn)行研發(fā)的；燃燒后脫氮主要是指煙氣脫硝：包括選擇性催化還原法、選擇性非催化還原法等。這些方法都是通過(guò)煙氣中加入含氮的還原劑,在一定溫度下與煙氣中的NOx發(fā)生還原反應(yīng),生成無(wú)害的氮?dú)夂退?不同之處是SCR有催化劑的參與,催化劑的參與降低了反應(yīng)溫度(由不加催化劑的1000℃左右降至350℃左右),并且反應(yīng)效率很高。

2　運(yùn)行調(diào)節(jié)

鍋爐通過(guò)以上改造后，在實(shí)際運(yùn)行調(diào)節(jié)中增加了不少的操作量，對(duì)于整個(gè)裝置安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來(lái)很多不穩(wěn)定因素，這就要求操作人員更加精心精細(xì)操作調(diào)節(jié)，既要保證鍋爐安全穩(wěn)定燃燒，又要控制煙氣中NOx生成量；盡可能在控制好NOx生成量同時(shí)減少NH3的噴入量，通過(guò)低氮燃燒、選擇性非催化還原反應(yīng)（SNCR）、選擇性催化還原反應(yīng)（SCR）聯(lián)合脫硝技術(shù)脫硝系統(tǒng)的相互配合，提高鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。運(yùn)行中加強(qiáng)監(jiān)視，高度重視環(huán)保排放指標(biāo)，主要指標(biāo)控制：煙氣氧含量控制在2.0%～2.5%，出口氮氧化物控制低于100mg/Nm3，逃逸氨濃度低于5ppm，當(dāng)?shù)趸锱欧鸥哂?00mg/Nm3時(shí)，及時(shí)處理，降低氮氧化物排放。

以下重點(diǎn)對(duì)鍋爐燃燒調(diào)節(jié)進(jìn)行分析說(shuō)明。

2.1燃料量、一次風(fēng)量的調(diào)節(jié)

鍋爐升降負(fù)荷的過(guò)程就是燃料量增減的過(guò)程，通過(guò)增加減少磨煤機(jī)的給煤量升降負(fù)荷。低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)盡量控制磨煤機(jī)通風(fēng)量低限運(yùn)行，降低一次風(fēng)量進(jìn)入爐內(nèi)，可減少NOx的生成。高負(fù)荷運(yùn)行期間確保磨煤機(jī)的通風(fēng)量，監(jiān)視一次風(fēng)壓穩(wěn)定。當(dāng)鍋爐負(fù)荷在140～160t/h，開(kāi)大SOFA（低氮燃燒下層噴槍），關(guān)小ROFA（低氮燃燒上層噴槍）；當(dāng)鍋爐負(fù)荷高于160t/h時(shí)，開(kāi)大ROFA（低氮燃燒上層噴槍），關(guān)小SOFA（低氮燃燒下層噴槍），同時(shí)應(yīng)確保二次風(fēng)壓大于400Pa；并且，當(dāng)?shù)瓦^(guò)煙溫高于630℃或者低過(guò)金屬壁溫高于430℃時(shí)，應(yīng)對(duì)鍋爐吹灰，降低低過(guò)煙溫。

2.2送風(fēng)量、燃燒器的調(diào)節(jié)

鍋爐的負(fù)荷變化時(shí)，送入爐內(nèi)的風(fēng)量必須與送入爐內(nèi)的燃料量相適應(yīng)，運(yùn)行人員可直接根據(jù)氧量表的指示值來(lái)控制爐內(nèi)空氣量，鍋爐送風(fēng)系統(tǒng)增加了ROFA低氮燃燒裝置，低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)送風(fēng)量低，因?yàn)镽OFA系統(tǒng)將送風(fēng)量的30%抽出送入燃燒器區(qū)域上部，燃燒器區(qū)域送入風(fēng)量變小，調(diào)整過(guò)程注意氧量大小的同時(shí)，加強(qiáng)監(jiān)視各層燃燒器火檢，尤其在煤質(zhì)差時(shí)調(diào)節(jié)ROFA系統(tǒng)時(shí)應(yīng)盡量關(guān)小高、低速風(fēng)擋板，氮氧化物高時(shí)，首先開(kāi)大ROFA風(fēng)機(jī)入口擋板，降低SCR入口氮氧化物低于200mg/Nm3，然后，開(kāi)大爐前、爐后氨水調(diào)節(jié)閥，增加氨水噴射量。逃逸氨濃度高時(shí)，先關(guān)小爐后補(bǔ)充氨水調(diào)節(jié)閥，根據(jù)逃逸氨濃度再關(guān)小爐前氨水調(diào)節(jié)閥。

2.3引風(fēng)量、爐膛負(fù)壓的調(diào)節(jié)

爐膛負(fù)壓是反映爐內(nèi)燃燒工況是否正常的重要運(yùn)行參數(shù)之一。在增加了低氮燃燒、SCR脫硝裝置后，整個(gè)煙道風(fēng)量、阻力相應(yīng)增大，因?yàn)楦脑欤瑹煹纼?nèi)阻力的增大提高了引風(fēng)機(jī)的出力，爐膛負(fù)壓調(diào)節(jié)延遲性增大，引風(fēng)機(jī)出力也做了相應(yīng)的增容改造，風(fēng)煙系統(tǒng)漏風(fēng)增加，這對(duì)爐膛負(fù)壓調(diào)節(jié)更加要求嚴(yán)格，運(yùn)行中即使保持送、引風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)擋板開(kāi)度不變，但由于燃燒工況總有些變動(dòng)，故爐膛負(fù)壓也是有脈動(dòng)變化的，反映在爐膛負(fù)壓表的指示控制值會(huì)左右輕微擺動(dòng)。當(dāng)燃燒不穩(wěn)定時(shí)，爐膛負(fù)壓產(chǎn)生強(qiáng)烈的波動(dòng)，爐膛負(fù)壓表的指示也相應(yīng)作大幅度的擺動(dòng)。因此，必須加強(qiáng)監(jiān)視和檢查爐內(nèi)火焰狀況，分析原因，并及時(shí)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)和處理。

3　取得效果

通過(guò)改造,通過(guò)在操作中的摸索總結(jié)，班組操作工掌握改造后的生產(chǎn)操作技能，優(yōu)化生產(chǎn)運(yùn)行，保證了鍋爐NOx排放達(dá)到100mg/Nm3，逃逸氨≤5ppm，鍋爐汽溫、汽壓和出力與改造前一致,保證鍋爐正常運(yùn)行，鍋爐最終排放指標(biāo)達(dá)到了國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，聯(lián)合脫硝技術(shù)的應(yīng)用改造獲得了成功。

4　結(jié)束語(yǔ)

總之，鍋爐燃燒的調(diào)節(jié)是多方面因素影響的很復(fù)雜的操作，在實(shí)際調(diào)節(jié)中做好各操作人員之間的配合，在此簡(jiǎn)單介紹改造后調(diào)節(jié)的幾點(diǎn)注意事項(xiàng)，希望在今后操作中更好地保證鍋爐操作安全穩(wěn)定運(yùn)行。隨著環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的提高,鍋爐的脫硝改造是必然的趨勢(shì),本廠在實(shí)施鍋爐脫硝改造的過(guò)程中,應(yīng)用了低氮燃燒、SNCR、SCR多種脫硝技術(shù),在節(jié)約改造費(fèi)用、運(yùn)行成本方面做了有益探索，改造效果達(dá)到了預(yù)期目標(biāo),對(duì)同類型鍋爐脫硝改造有積極的借鑒意義。

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