火電廠煙氣脫硝高溫?zé)煔馀月分眹娔蛩責(zé)峤庵瓢惫に嚨膽?yīng)用

畢浩生+叢日強(qiáng)+潘洋

摘 要：介紹了高溫?zé)煔馀月分眹娔蛩刂瓢惫に嚰夹g(shù)，并針對某1025 t/h鍋爐煙氣脫硝改造項(xiàng)目，具體分析高溫?zé)煔馀月分眹娔蛩責(zé)峤庵瓢惫に嚵鞒獭⒃O(shè)備特點(diǎn)、運(yùn)行情況及經(jīng)濟(jì)性。

關(guān)鍵詞：旁路直噴；尿素?zé)峤猓桓邷責(zé)煔猓幻撓?/p>

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.05.023

0 引言

現(xiàn)有尿素?zé)峤饧夹g(shù)包括傳統(tǒng)爐外尿素?zé)峤饧夹g(shù)及爐內(nèi)尿素直噴技術(shù)。傳統(tǒng)爐外尿素?zé)峤饧夹g(shù)，在鍋爐外先將尿素?zé)峤庑纬砂睔夂笤賴娙朊撓跞肟跓煹篮线m的位置，尿素?zé)峤庑柘拇罅康碾娔埽以O(shè)備費(fèi)用投資大，提高了煙氣脫硝的成本。爐內(nèi)尿素直噴技術(shù)是將還原劑尿素溶液直接噴入鍋爐（鍋爐尾部煙道或鍋爐轉(zhuǎn)向室），由于此種技術(shù)尿素溶液將過多的水帶入了鍋爐，會(huì)影響鍋爐效率。且對于尾部空間不足的鍋爐，若尿素溶液未分解前噴到鍋爐受熱面上，會(huì)對受熱面造成腐蝕。且由于多數(shù)鍋爐的結(jié)構(gòu)和煙溫情況存在很大差異，在鍋爐內(nèi)沒有合適的空間或沒有合適的溫度區(qū)間使用爐內(nèi)直噴尿素制氨技術(shù)（如尾部雙煙道鍋爐、塔式爐等）。為克服以上技術(shù)缺陷，提出一種多負(fù)荷工況條件下使用的鍋爐高溫?zé)煔馀月分眹娔蛩責(zé)峤庵瓢奔夹g(shù)。

1 高溫?zé)煔馀月分眹姽に嚰夹g(shù)

1.1 基本原理

一定濃度的尿素溶液，以熱煙氣作為熱源，尿素溶液在400～600℃快速分解生成的氨氣作為脫硝還原劑[1]。尿素?zé)峤獾幕瘜W(xué)反應(yīng)式為：

1.2 工藝流程

高溫?zé)煔馀月窡煹廊肟谠O(shè)置在溫度合適的鍋爐尾部煙道上，旁路煙道的出口與省煤器后方的脫硝入口煙道相連通。在尿素溶液制備系統(tǒng)中制備一定濃度的尿素溶液，尿素溶液計(jì)量后通過管道輸送至旁路煙道上的尿素溶液噴射器組中，尿素溶液噴射器噴出的尿素液滴與煙氣混合，利用高溫?zé)煔鉄崃浚?00～600℃）將尿素溶液迅速分解為氨氣。通過設(shè)置于旁路煙道出口的特殊噴氨裝置使還原劑與煙氣更加均勻地在脫硝入口煙道前混合，之后進(jìn)入裝有催化劑的SCR反應(yīng)器。在催化劑作用下，氨氣與煙氣中的氮氧化物發(fā)生反應(yīng)，生成無害的氮?dú)夂退８邷責(zé)煔馀月窡煹廊肟谔幵O(shè)置有飛灰擋板用以阻擋進(jìn)入旁路煙道的大顆粒灰塵，旁路煙道靠近其出口的位置還設(shè)置有膨脹節(jié)，吸收旁路煙道在溫度變化下的形變。

1.3 工藝特點(diǎn)

（1）鍋爐高溫?zé)煔馀月分眹娔蛩責(zé)峤庵瓢奔夹g(shù)將尿素溶液噴入由鍋爐尾部煙道引出的旁路煙道中，借用高溫?zé)煔鉄崃繉⒛蛩厝芤悍纸鉃榘睔猓幢苊饬藸t內(nèi)尿素直噴技術(shù)中尿素液滴對受熱面造成腐蝕、尿素溶液過多的水帶入鍋爐影響鍋爐效率，又利用高溫?zé)煔膺M(jìn)行尿素?zé)峤猓?jié)省傳統(tǒng)熱解電能的消耗，降低了煙氣脫硝的運(yùn)行成本。

（2）此脫硝系統(tǒng)沿旁路煙道內(nèi)煙氣的流動(dòng)方向，在旁路煙道內(nèi)設(shè)置有旁路煙道調(diào)節(jié)閥，用以調(diào)節(jié)進(jìn)入旁路煙道內(nèi)的煙氣量，從而可以根據(jù)鍋爐運(yùn)行負(fù)荷的影響，調(diào)節(jié)進(jìn)入旁路煙道內(nèi)的煙氣量，確保尿素的熱解過程，從而保證了進(jìn)入煙道的氨氣量，確保工藝的穩(wěn)定運(yùn)行。旁路煙氣能對脫硝入口煙道內(nèi)的煙氣加熱升溫，避免了當(dāng)鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，SCR脫硝入口煙氣溫度低于脫硝催化劑允許的最低噴氨溫度，煙氣脫硝系統(tǒng)在鍋爐低負(fù)荷時(shí)將被迫停運(yùn)的現(xiàn)象發(fā)生。

2 技術(shù)應(yīng)用

（1）項(xiàng)目介紹。某1025 t/h鍋爐為亞臨界參數(shù)、一次中間再熱、自然循環(huán)汽包爐，采用平衡通風(fēng)、四角切圓燃燒方式，設(shè)計(jì)燃料為煙煤。工程采用在現(xiàn)有一套傳統(tǒng)爐外尿素?zé)峤庋b置的基礎(chǔ)上，增設(shè)一套“并行”的節(jié)能高溫?zé)煔馀月分眹娔蛩責(zé)峤庵瓢毖b置。該裝置的性能指標(biāo)按照NOx排放濃度<50mg/Nm3設(shè)計(jì)，入口氮氧化物濃度約400mg/m3。

（2）優(yōu)化設(shè)計(jì)。對該項(xiàng)目脫硝系統(tǒng)低負(fù)荷工況進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算，分別通過計(jì)算煙道內(nèi)壓力場和速度場、煙道內(nèi)溫度場以及煙道內(nèi)氨濃度場分析主煙道內(nèi)阻力、溫升及主煙道內(nèi)氨濃度分布情況[2]。針對該項(xiàng)目煙氣流速分布、溫度分布、NOx/NH3分布、煙氣入射角等參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)旁路支管的位置、直徑變化及導(dǎo)流裝置，使以上參數(shù)達(dá)到性能保證要求。

（3）運(yùn)行情況。 本脫硝工程于2016年12月完成旁路煙道尿素直噴熱解系統(tǒng)連續(xù)試運(yùn)。整套試運(yùn)過程中，旁路直噴全部系統(tǒng)投入自動(dòng)運(yùn)行，試運(yùn)穩(wěn)定、可靠，脫硝效率大于87.5%，對鍋爐效率的影響<0.1%，SCR煙氣入口溫度310-350℃，試運(yùn)期間各項(xiàng)指標(biāo)滿足環(huán)保達(dá)標(biāo)的要求，并達(dá)到超凈排放。

（4）經(jīng)濟(jì)效益分析。某1025 t/h鍋爐脫硝系統(tǒng)如采用傳統(tǒng)的爐外尿素?zé)峤饧夹g(shù)，尿素需利用電能加熱熱風(fēng)并在熱解爐中完成熱解，單臺機(jī)組采用電加熱消耗電能500kW。采用高溫旁路煙道直噴尿素?zé)峤釹CR系統(tǒng)后，取消了電加熱器，并減少尿素?zé)峤鉄犸L(fēng)消耗量5000Nm3/h，尿素消耗量基本保持不變。

3 結(jié)語

采用高溫?zé)煔馀月分眹娔蛩責(zé)峤庵瓢泵撓豕に嚕栌酶邷責(zé)煔鉄崃繉⒛蛩厝芤悍纸鉃榘睔猓幢苊饬藸t內(nèi)尿素直噴技術(shù)中尿素液滴對受熱面造成腐蝕及對鍋爐效率的影響，又利用高溫?zé)煔膺M(jìn)行尿素?zé)峤猓?jié)約了電加熱器的電耗，降低了煙氣脫硝的成本，達(dá)到良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。且項(xiàng)目運(yùn)行穩(wěn)定，投用率高，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足排放標(biāo)準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張洪偉.尿素?zé)峤釹CR技術(shù)在電站鍋爐中的應(yīng)用[J].鍋爐改造，2014（07）.

[2]王敦敦，劉峰，陳珣，呂當(dāng)振，楊益.電站鍋爐SCR脫硝旁路煙道改造數(shù)值模擬及應(yīng)用[J].湖南電力，2016（10）.