低氮燃燒+SCR工藝的應用

李璆瑢

摘 要：本文主要集合實際情況，以某企業的一臺鍋爐設備為例，就低氮燃燒+SCR工藝在該鍋爐設備的改造應用進行了分析，分析了整個工藝流程，最后論述了改造后采取的相應安全措施，希望通過本次研究對更好應該該項工藝技術，提高鍋爐生產性能有一定幫助。

關鍵詞：低氮燃燒 SCR工藝 應用

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2017）12-0-01

在電廠鍋爐運行過程中，氮氧化物過量排放，不但會影響大眾健康，破壞空氣環境，而且氮氧化物和酸沉降等二次污染的重要前提無灰霾的形成和氮氧化物的有著密切的聯系，因此，控制好氮氧化物排放量對保護環境，保證人體健康具有積極作用。本次研究的鍋爐為哈爾濱鍋爐廠生產HG-2008/17.4YM5型亞臨界、單氣泡、自然循環、一次中間再熱、平衡通風、四角切圓燃燒、固態排渣煤粉爐。整個鍋爐系統采用正壓直吹式制粉系統，并配置了6臺磨煤機，五臺正常運行，一臺備用，每個磨煤機都配置了四個燃燒器。燃燒器火嘴為擺動可調式，擺動幅度在10～70%左右。各角的燃燒器被分成上下兩層，這樣能夠顯著降低燃燒器區域的熱負荷。各角燃燒器存在13個噴口，其中5層為煤粉噴口，剩下的為二次風噴口。

一、低氮燃燒+SCR工藝的應用

1.低氮燃燒方案分析

1.1燃燒器區和ROFA風布置

原來燃燒器的高度在20100～30200m左右，分為上下兩層，四角對稱有一次風噴口5個，燃油風噴口3個，剩下的全部為而徹底風噴口，對設備改造后，在燃燒區5～6m位置爐膛左右側墻分2層對稱布置2個ROFA風，并且要保證兩者之間相互獨立不受影響，高速風由ROFA風經過加壓后送入爐膛中，低速風從控預器的出口直接進入鍋爐爐膛適當的位置。低氮燃燒增壓風系統采用2臺離心通風機增加，ROFA系統主要作用是輸送燃燒所需的空氣，所占風量比例為40%左右。

1.2二次風箱，風道改進

在風進入風箱之前，取出兩個低速風口和一個經過ROFA風機的高速風口，抽取總風量30%的風，其中大概有60%的風直接進入上部爐膛中，剩余風經過ROFA系統處理之后直接進入爐膛內，實現分級燃燒，減少氮氧化物產生量，延長可燃物在爐膛內的反應時間。然后對二次風噴嘴面積以及二次風的噴射角度進行改造，提高出口風速和風箱的壓力，對爐膛內的過量空氣進行全面優化，保證水冷壁表面煙氣的氧氣含量，預防水冷壁接渣和出現腐蝕現象。

1.3擺動執行機構的改進

在進行低氮燃燒改造之后，將鍋爐中每個角的燃燒器由13層改為12層，其中一次風口為5層，剩余為二次風口。擺動執行機構每個角分為上下組，在調節過程中能夠對四個角進行調控，調節范圍為10～70%左右。改造結束后將部分無用的平臺和扶梯拆除，并增加相應的檢修維護平臺，做好鍋爐的部分加固工作。

2.SCR工藝的應用

SCR工藝的應用就是在反應器入口煙道中噴入氨蒸氣，將氨蒸氣和煙氣充分混合之后，沖入到裝有差催化劑的反應器中，在催化劑的共同參與下發生氧化還原反應，將氮氧化物脫出。煙氣中氮氧化物通常有一氧化氮和二氧化氮，其中一氧化氮的含量在95%以上。自氨儲存區的氨氣和經過稀釋的空氣混合均勻后，進入到注氨氣入格棚以氨/煙氣混合器于鍋爐尾部煙氣充分混合，將混合氣體經過蒸餾之后，進入SCR反應器中發生化學反應，最終生成氮氣和水。該種方案采用SCR脫硝工藝，一個鍋爐配置兩個反應器，液氨卸料、儲存和發生反應都為公共系統，煙氣經過SCR處理之后，進入鍋爐的控預器、電塵除塵器最終進入脫硫系統中。在省煤器和控預器中間設置脫硝系統，將設備安裝在金屬架平臺上，橫截面呈現矩形。反應器載荷均勻分布其中。氨氣注射柵格設計在通向CSR系統煙道的內部帶有注射噴嘴的柵格，確保能夠和其中的氮氧化物的濃度相適應。

二、低氮燃燒+SCR工藝應用后應該采取的安全措施

1.對控預器和吹灰器進行完善

低氮燃燒+SCR工藝投入應用之后，為了更好解決冷端換熱元件ABS的堵火問題，應該將其更換為高壓水加蒸汽聯合的雙介質吹灰器，這樣既能夠解決元件可能出現的氧化和積塵現象，改善堵塞情況，另一方面還能夠及時清理設備中存在的可燃物，避免控預器出現燃燒現象。

2.對電除塵器進行改進

應用低氮燃燒+SCR工藝后，設備原有配置的電除塵器已經不能滿足工藝要求，因此需要對電除塵器進行全面改進。對電除塵器進行改造之后，出口煙塵排放濃度不得超過50mg/Nm3，通過脫硫系統的煙塵濃度應該控制在30mg/Nm3，電除塵器的工作效率應該保證在99%以上，在鍋爐滿負荷運行過程中，應該達到鍋爐的設計要求。在改造過程中原除塵器煙道通道不變，在原來三個電場的后部增粘一個可以移動的電極電場，并要適當增加總集塵的面積。同時還要在原電除塵器后部增加一個距離為5.7m的電場，將原來電場總長度增加到16m左右，該電場增加完畢后，電除塵器出口喇叭口的位置應該向引風機室內移動5.7m左右，引風機入口中心線的位置保持不變。在改造電除塵器的同時還要對相應的制支架設備進行改進。改造后對原來的電場設備進行加高處理，并做好除塵器分流分布重新定位和調整工作。

3.鍋爐運行設備調節和優化

3.1對燃燒量和一次風量的調節

機組負荷增加或者減少就是燃料增加或者減少的過程，通過增加或者減少磨煤機的供給量來增減機組負荷。在設備運行過程中要嚴格執行粉風配制1：1.9的比例，當機組低負荷運行過程中要控制好磨煤機的通風量，一般控制在每小時80～90噸左右，對于停止運行的磨煤機要保證一次風擋板緊密關閉，降低或者減少進入爐膛內的一次風量，這樣對于減少氮氧化物的生成有著很大的幫助。當機組處于高負荷運行期間，要保證磨煤機充足的通風能量，避免磨煤機出現堵塞，一次風壓最好穩定在9000Pa以上。通過對燃燒量和一次風量進行調節，控預器換熱元件大大減少，控預器漏風系統數量顯著增加以及煙道內阻力增加都促進了引風機能力提升，導致了在機組高負荷運行過程中一次風機變頻運行達到最大限度，一次風母管壓力降低，因此，在日常運行過程中要強化監督管理。endprint

3.2對送風量的調節

當鍋爐運行負荷發生變化之后，進入鍋爐內的風量必須和進入鍋爐內的燃料量中保持相適應，進入鍋爐內風量可以使用鍋爐內過量空氣系數進行表示（多數情況下都是采用爐膛出口過量空氣系數計算）。在鍋爐控制盤上裝有氧氣量表，控制人員可以結合相應的數值對鍋爐內的空氣量進行控制，保證鍋爐內的過量空氣系數保持在最佳水平，從而保證鍋爐有一個良好的運行效率。爐膛出口過量空氣系數和燃燒設備的內部結構、燃料種類和性質、鍋爐運行負荷有著最直接的聯系，鍋爐運行負荷越高，所需要的爐膛出口過量空氣系數也就越小，但是鍋爐在75～100%的額定蒸發量的范圍內，所需要的最佳爐膛出口過量空氣系數差異性不顯著。而鍋爐在低負荷運行過程中，爐膛出口過量空氣系數變化值較大，并且揮發分較低的燃煤所要的爐膛出口過量空氣系數較大。而對于一般的煤粉鍋爐來說，最佳爐膛出口過量空氣系數一般維持在1.15～1.25左右。從鍋爐運行的經濟性角度分析，在合理的范圍內，爐膛出口過量空氣系數越大，可以很好的改善燃料和空氣的接觸，增加燃料和空氣的混合效率，有利于燃料安全燃燒，從而很好的減少化學不完全燃燒和機械不完全燃燒所造成的熱損失。從鍋爐運行的安全性、穩定性和可靠性角度分析，如果爐膛出口過量空氣系數減小，會導致燃料不能完全燃燒，造成煙氣中含有大量的一氧化碳等可燃性氣體，由于灰分在具有還原性氣體中其熔點有下降趨勢，因此很容易導致鍋爐水冷壁接渣，給鍋爐安全運行造成嚴重威脅。此外，由于飛灰對受熱面積的磨損量和煙氣流速的三次方成正比例關系，因此，當爐膛出口過量空氣系數越大，就會導致受熱面管子和陰風葉片的磨損程度加劇，影響鍋爐的安全性能。

風量的調節是鍋爐安全中的一個重要項目，它是維持燃燒穩定，確保燃料完全燃燒的一個重要前提。鍋爐內的燃料能夠正常穩定的燃燒，說明風煤比例配置比較恰當，此時，鍋爐內燃料燃燒會形成光亮的金黃色火焰，火焰中心位于爐膛的中間部位，火焰穩定，不存在明內的星點，從煙囪中排出的煙氣為淺灰色或者灰白色。如果鍋爐內火焰刺眼，則表示通風量較大，如果火焰呈現暗紅色不穩定，則表明通風能量過小或者通風量過量導致鍋爐漏縫而爐膛溫度降低。因此，在鍋爐運行過程中檢查爐膛火焰情況十分重要，要綜合多方面因素對通風量進行相應的調整，確保鍋爐運行的安全、穩定。

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