煤粉鍋爐脫硝單元氨逃逸高原因分析及解決措施

李燚

摘要：鍋爐脫硝超低排放改造后，選擇性催化還原（SCR）脫硝反應器出口NOx 質量濃度分布不均和逃逸氨質量濃度高的問題突出，給機組運行帶來隱患。通過改造噴槍，以及優化操作，改善了SCR脫硝裝置運行效果和提高脫硝運行的經濟性。

關鍵詞：超低排放;氮氧化物;SCR脫硝;噴氨優化;逃逸氨

1.裝置簡介

化肥廠B鍋爐為東方鍋爐廠設計的145t單鍋筒高壓自然循環鍋爐，采用直吹式制粉系統和列管式空預器。2014年5月對鍋爐進行脫硝改造，脫硝系統采用低氮燃燒系統+選擇性非催化還原（SNCR）系統+選擇性催化還原（SCR）系統聯合脫硝技術，2014年8月改造完成投用。

其中SNCR脫硝工藝用氨水作為還原劑，與煙氣中的NOx 反應，將煙氣中的NOx還原為N₂和H₂O，達到降低煙氣中氮氧化物的目的。工藝上采用摩博泰柯自行研發具有獨立知識產權的專利技術，系統包含了氨水噴射系統、Rotamix風系統及壓縮空氣系統，氨水噴槍布局為兩層布置，側墻12支噴槍（5*2+2*2）+后墻2支補充噴槍。

其SCR脫硝工藝利用上游的SNCR系統中過剩的氨水，在脫硝催化劑作用下與氮氧化物進一步反應，對煙氣中氮氧化物進一步脫除。

2.現象及原因

2018年，B鍋爐氨逃逸全年合格率為55%。給鍋爐安全穩定運行造成很大壓力，首先體現在B鍋爐空預器因銨鹽局部結晶堵塞，造成鍋爐煙氣偏流，系統阻力升高，被迫停車清理空預器;其次，銨鹽在電除塵陰極絲上聚集，造成飛灰附著，電除塵效率下降，電場故障頻發;第三，鍋爐受熱面腐蝕加重。

因燃燒配風不合理、氨槍霧化不良、壓縮空氣壓力低、煙氣分布不均勻、干氣壓力波動等原因，造成煙氣出口NOX高。為了保證NOX達標排放，只能采取增進氨水噴入量，使煙氣中氨逃逸長時間高于6PPm，直接造成鍋爐空預器因銨鹽堵塞，停車清理兩次。為了保證鍋爐長周期運行，減輕受熱面腐蝕、堵塞現象，專門成立了降低B鍋爐氨逃逸，防止空預器堵塞解決難題小組。

3、改造后效果對比

因B鍋爐逃逸氨連續處于高限運行甚至超出運行指標要求，車間嘗試對B鍋爐氨水噴槍進行改造，采用新型式的氨水噴槍及噴頭。新氨水噴槍投入運行60天，此期間因磨煤機震動大撤煤一次外，均為煤氣混燒工況，投煤量10～15t，鍋爐負荷為90t～110t。

在鍋爐負荷、燃燒工況接近的情況下，B鍋爐7～9月份排放煙氣NOx排放濃度均合格，且兩個時間段內，煙氣NOx排放濃度基本持平。

從圖-2可以看出，在鍋爐負荷、燃燒工況接近的情況下，B鍋爐7～9月份氨水用量與1～3月份相比降低了約4m³/天，7～9月份氨水用量相對穩定，波動較小。分析認為，在氨水噴槍更換前，如果維持相同的NOx排放濃度，必須使用更多的氨水。

在鍋爐負荷、燃燒工況接近的情況下，結合圖-1煙氣NOx排放濃度、圖-2氨水用量數據對比，B鍋爐1～3月份逃逸氨濃度數據波動較大，當氨水用量增加后，氨逃逸急劇升高，這是因為氨水與煙氣反應不夠充分，必須增加噴氨量以保證NOx合格排放，反應不均勻又進一步導致氨水過剩，逃逸氨數據升高;使用新形式氨水噴槍后，7～9月份逃逸氨濃度更穩定，受噴氨量波動的影響較小，說明更換氨水噴槍后，噴頭的霧化效果更好，氨水與煙氣反應更充分。

4、氨水噴槍型式對比

從圖-3可以看出，更換后的氨水噴槍采用快速接頭進行連接，在日常檢查維護時，一人即可完成拆裝，無需扳手等工具，方便對噴頭進行拆卸和清理維護，同時，減少了一處絲扣連接，降低了靜密封點數量，使氨水管線、壓縮空氣管線布局更優化。

5、結論

（1）B鍋爐更換新型式噴槍后，在相近投煤負荷情況下，在保證NOx排放合格的基礎上，B鍋爐每日氨水用量比更換前降低了40%～60%，日平均氨逃逸比更換前大幅度降低，且數據更穩定。

（2）新型式氨水噴槍采用快速接頭，方便拆卸和清理維護。

（3）B鍋爐氨水噴槍更換后投用至今已兩個多月，根據試用期間各項數據的情況以及現場清理檢查的情況，建議A、C兩爐廣泛采用新型式氨水噴槍。

參考文獻：

[1] 超低排放改造后SCR出口NOx分布及逃逸氨濃度評估研究 馬大衛? 《中國電力》2017年 第5期

[2] 火電廠SCR脫硝系統噴氨優化調整及煙氣取樣方法改進 毛奕升 《中國電力》2017年 第4期