以氨水為還原劑的SNCR技術在330MW CFB鍋爐上的應用

支衛峰（神華國華廣投（柳州）發電有限責任公司，廣西 柳州 545600）

以氨水為還原劑的SNCR技術在330MW CFB鍋爐上的應用

支衛峰
（神華國華廣投（柳州）發電有限責任公司，廣西 柳州 545600）

本文介紹了以氨水為還原劑的SNCR技術在330MW CFB 鍋爐上應用時的系統組成，改造效果，注意事項，系統的優勢及應用前景。

氨水； CFB鍋爐；SNCR；應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.16.065

1　引言

國華寧東公司安裝兩臺330MW CFB鍋爐，該鍋爐為東方鍋爐（集團）股份有限公司制造的亞臨界、一次中間再熱、自然循環流化床汽包爐，鍋爐型號為：DG-1177/17.5-Ⅱ3。鍋爐沒有獨立的脫硝設施，僅依靠燃燒控制NOx的生成。通過試驗測定［1］，在機組變負荷區間，NOx排放濃度的穩定區間在230～260 mg/m3 （6%O2）之間，無法滿足《火電廠大氣污染物排放標準》（GB 13223-2011）中規定CFB鍋爐NOx排放限值為200mg/m3的要求。為了使NOx的排放濃度達標，國華寧東公司經過分析論證，最終采用以氨水為還原劑的SNCR脫硝工藝［2］，進行改造。改造取得了良好的效果，為大型循環流化床的脫硝改造提供了成功的范例。

2　以氨水為還原劑的SNCR煙氣脫硝技術的化學反應原理

以氨水為還原劑的SNCR脫硝技術是用氨水作為還原劑，與燃燒生成的NOx進行選擇性反應，生成N2和H2O，從而達到脫除NOx的目的。發生的化學反應如下［3］：

3　以氨水為還原劑的SNCR系統的組成

本系統主要由氨水卸車系統、氨水儲存及供應系統、稀釋水系統、計量及噴氨系統四個系統和其它附屬系統組成。

3.1氨水卸車系統

氨水（濃度20%）用汽車罐裝運輸至廠區，然后通過兩臺（一用一備）耐腐蝕卸氨泵，泵入兩臺氨水溶液儲罐。

3.2氨水儲存及供應系統

氨區設兩臺氨水儲罐，儲罐之間設有聯絡管，可以互為備用。儲罐均設置了液位控制、報警系統和自動噴淋降溫系統。

3.3稀釋水系統

稀釋水采用除鹽水，氨區設一臺除鹽水儲罐，儲罐設置液位控制和報警系統。儲罐上部設有溢流口，事故狀態時除鹽水可溢流至廢水池。除鹽水經除鹽水輸送泵（兩臺，一用一備）和調節閥控制流量后送入靜態混合器，在靜態混合器中與濃氨水按比例進行混合，調整至合適的濃度后送至噴氨系統。

3.4計量及噴氨系統

合適濃度的氨水經流量計計量后接入分離器氨液噴槍口。計量管路由回液管路、空氣吹掃管路、緊急切斷閥、調節閥及針型閥等設備組成。該項目采用清能院設計的FM13190 型脫硝用噴槍［4］，該噴槍具有高效、使用壽命長和防磨損特性好的特點。每臺爐共設有18支噴槍。每支噴槍設有霧化空氣和冷卻空氣。

3.5其它輔助系統

其他輔助系統主要包括供電系統、控制系統、消防系統、工業電視監控系統、廢水收集和排放系統等。

圖1　寧東SNCR反應工藝流程示意圖

4　應用效果

2013年9月項目建成后，寧夏環境監測中心站現場進行了監測，寧夏回族自治區環保廳組織了現場驗收。驗收結論［5］為1#機組氮氧化物最大折算排放濃度為63.9mg/m3，脫硝效率達到66.2%-71.7%；2#機組氮氧化物最大折算排放濃度為69.9mg/m3，脫硝效率達到72.1%-76.2%。兩臺爐氮氧化物排放指標均低于《火電廠大氣污染物排放標準》（GB 13223-2011）中表1中燃煤鍋爐標準限值200mg/m3，氮氧化物減排效果明顯。氨逃逸量始終處于很低的水平，最高不超過2.2mg/Nm3［6］。

5　調試、運行中存在的問題及解決方法

（1）某臺除鹽水輸送泵運行一段時間后泵出口壓力急劇下降。停運解體檢查發現泵體密封環損壞，原因為密封環間隙中卡有顆粒狀雜質。重新更換密封環并對管道進行重新沖洗、清理后運行正常。（2）運行一段時間后氨逃逸監測數據出現異常。檢查發現取樣探頭故障。經分析原因為鍋爐低負荷時煙氣中濕度較大，出現凝露，探頭進水導致故障。采取了在取樣管路加裝汽水分離器，以去除煙氣中水。（3）霧化空氣流量計無法指示。檢查發現轉子式空氣流量計選擇型式錯誤，經重新更換流量計型式后指示正常。（4）調試初期發現個別噴槍流量不均。檢查發現管道中有遺留雜物引起堵塞。經對管道進行重新沖洗、清理后各噴槍流量分配正常。（5）升降負荷時氮氧化物濃度有時會大幅波動。經分析原因為爐前氨水流量調節閥調節范圍選的過大，與要求的控制精度不相匹配，對調節閥流量曲線重新進行優化后控制正常。（6）室外部分工業水管路在冬季出現了凍結。在原有保溫的基礎上增加伴熱電纜后問題得到解決。

6　改造中的注意事項

（1）與原有系統的接口應利用機組檢修等機會提前安裝或預留，以方便日后正式接入。（2）北方電廠室外管道應做好伴熱和保溫措施，防止冬季管道受凍。（3） 氨逃逸設備應選取與排煙溫度、濕度、煙塵等運行參數相適應的產品，選擇合適的安裝位置，必要時采取煙氣凈化措施，以確保能夠長時間安全穩定運行。（4）施工階段應落實好潔凈化施工的各項要求，系統正式投運前應進行徹底的沖洗，確保系統干凈。在重要設備入口應設置滿足過濾精度的并列雙濾網，以滿足過濾雜質和系統清理切換的需要。（5）重要設備選型時要關注調節的精度、可靠性等關鍵指標。（6）噴槍的冷卻風應考慮備用氣源，防止唯一氣源失去后溫度過高，燒壞噴槍。（7）噴槍正式通氨水投運前應先用水進行霧化試驗和流量分配試驗，以觀察霧化效果和流量分配效果，根據試驗情況進行適當調整。這直接影響氨水用量和脫硝效率。

7　以氨水為還原劑的SNCR技術的優點及應用前景

以氨水為還原劑的SNCR技術在寧東電廠2×330MW CFB鍋爐上的應用，在西北地區尚屬第一家，起到了很好的示范效應。SNCR技術由于方便改造，建設周期短、投資少、無需昂貴且易中毒失效的催化劑等優勢，在流化床、中小型電廠改造項目、垃圾焚燒爐和各種工業鍋爐脫硝中有廣泛的市場。SNCR技術常用的還原劑有氨水和尿素，與采用尿素相比較，采用氨水具有初投資較小，運行費用低，自動化程度較高等優點。從國華寧東公司的實際應用來看，取得了良好的效果，為大型CFB鍋爐的脫硝改造提供了成功范例，因此以氨水為還原劑的SNCR技術具有廣闊的應用前景。

［1］寧夏國華寧東發電有限公司CFB鍋爐NOx排放優化試驗報告［R］.中國華能集團清潔能源技術研究院，2011.

［2］寧夏國華寧東發電有限公司2×330MW機組脫硝改造工程可行性研究報告［R］.浙江百能科技有限公司，2012.

［3］宋連華，劉繼民，許珩，胡安全.循環流化床鍋爐（CFB）脫硝研究［J］.山東交通學院學報，2003（02）：78.

［4］中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司.一種空氣冷卻式空氣霧化噴槍［P］.中國：ZL201220241635 .

［5］寧夏國華寧東發電有限公司#1、#2機組煙氣脫硝工程驗收監測報告［R］.寧夏回族自治區環境監測中心站，2013.

［6］寧夏國華寧東發電有限公司#1、#2爐脫硝系統調試報告［R］.中國華能集團清潔能源技術研究院，2013.

支衛峰（1976-），男，陜西西安人，本科，工程師，研究方向：火力發電廠生產技術。