煙氣脫硝改造在135MW機(jī)組上的應(yīng)用

栗艮

摘 要：該文對循環(huán)流化床鍋爐脫硝改造的問題進(jìn)行了研究，由于流化床鍋爐燃燒溫度較低，爐膛燃燒溫度一般在800 ℃～1 100 ℃，本身具有低溫脫硝優(yōu)點(diǎn)，鍋爐出口NOX濃度較低，因此選用SNCR脫硝技術(shù)對流化床鍋爐進(jìn)行脫硝是最佳技術(shù)路線。

關(guān)鍵詞：流化床鍋爐 脫銷 SNCR

中圖分類號：TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）07（a）-0100-02

山西兆豐鋁電公司自備電廠裝機(jī)容量為3×135 MW，配有3臺480 t/h由哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司生產(chǎn)的循環(huán)流化床鍋爐，鍋爐型號為HG-480/13.7-L.MG21，該鍋爐為超高壓參數(shù)循環(huán)流化床鍋爐、單氣包、一次再熱，高壓絕熱旋風(fēng)分離器、平衡通風(fēng)、回料閥給煤、固態(tài)排渣、半露天布置，鍋爐采用循環(huán)流化床燃燒技術(shù)。每臺鍋爐配套一臺布袋除塵器和一個(gè)濕法脫硫塔，主要建筑物為主廠房、鍋爐、煙囪和冷卻塔。目前，脫硫采用爐內(nèi)噴鈣加爐外大濕法脫硫，爐內(nèi)將二氧化硫降到2 000 mg/Nm3，爐外降到200 mg/Nm3以下。脫硝指標(biāo)依靠循環(huán)流化床低溫燃燒的特點(diǎn)來控制，NOX的控制排放標(biāo)準(zhǔn)是200 mg/Nm3，為適應(yīng)國家新的火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，對3臺鍋爐進(jìn)行脫硝（SNCR）改造，改造后NOX排放指標(biāo)達(dá)到發(fā)電機(jī)組超低排放標(biāo)準(zhǔn)50 mg/Nm3。

1 改造前脫硝設(shè)備情況

改造前電廠沒有獨(dú)立脫硝系統(tǒng)，利用流化床鍋爐低氮燃燒特性進(jìn)行脫硝。一般情況下，鍋爐燃燒%O2控制在2%左右，鍋爐運(yùn)行床溫950 ℃，鍋爐出口NOX可控制150～180 mg/Nm3，如果適當(dāng)減少二次風(fēng)出力，%O2控制在1.5%左右，NOX可控制100 mg/Nm3以下，但長期穩(wěn)定燃燒存在一定的困難，發(fā)電廠超低要求無法實(shí)現(xiàn)。目前鍋爐運(yùn)行參數(shù)：收到基氮0.79%，收到基硫2.0%，鍋爐保證熱效率88%，爐膛出口溫度920 ℃。

2 改造方案

具體方案改造采用選擇性非催化還原法（SNCR）脫硝工藝，還原劑為尿素。考慮現(xiàn)有爐內(nèi)加爐外的脫硫方法、鍋爐最大連續(xù)出力工況（BMCR）、處理100%煙氣量（按照50萬Nm3/h進(jìn)行設(shè)計(jì)）、脫硝效率不小于66.7%。即鍋爐原始氮氧化物排放濃度在150 mg/Nm3（6%O2，干煙氣）條件下，滿足NOX排放低于50 mg/Nm3（6%O2，干煙氣）的限值要求。

尿素溶液制備與供應(yīng)存儲(chǔ)系統(tǒng)在室內(nèi)布置。尿素溶液噴射系統(tǒng)位于鍋爐旋風(fēng)分離器入口水平煙道。稀釋模塊、計(jì)量分配模塊、噴射裝置均沿爐膛（43 m）高度方向布置在各層平臺處，主要利用爐本體原有構(gòu)架和平臺布置，脫硝裝置的控制系統(tǒng)進(jìn)入1#、2#、3#機(jī)組DCS系統(tǒng)，增設(shè)逃逸氨在線測量系統(tǒng)布置在空預(yù)器入口處。

三臺鍋爐共設(shè)一套尿素溶液制備系統(tǒng)，每臺鍋爐有單獨(dú)的投加和控制系統(tǒng)，所有控制系統(tǒng)接入9 m集控室的原有DCS系統(tǒng)。

設(shè)置溶解罐一座，采用316L的不銹鋼制造，厚度不得小于8 mm，罐容積滿足三臺爐在BMCR工況下24 h用量，并設(shè)攪拌裝置。尿素上料系統(tǒng)選用斗式提升機(jī)。為了保證尿素溶液結(jié)晶，采用輔助加熱。

稀釋水罐設(shè)置一臺，體積6 m3，材質(zhì)采用304，壁厚4 mm，稀釋水來自電廠除鹽水，供50%尿素溶液稀釋混合用；稀釋水輸送泵采用單元制設(shè)計(jì)，每臺鍋爐設(shè)置兩臺，一用一備，材質(zhì)304，同時(shí)采用變頻調(diào)節(jié)。

尿素溶液的濃度根據(jù)噴入點(diǎn)的流速、煙溫、NOX濃度等參數(shù)確定，在確保高脫硝效率的前提下盡可能地減少噴水量。稀釋比例和噴射量調(diào)整由控制系統(tǒng)來完成，溶液在混合器混合均勻后進(jìn)入流量分配模塊。

噴射區(qū)計(jì)量模塊用于精確計(jì)量和獨(dú)立控制到鍋爐每個(gè)噴射區(qū)和噴嘴的尿素溶液流量。根據(jù)來自機(jī)組燃燒控制系統(tǒng)、在線NOX、O2、逃逸氨的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)，并對NOX水平、鍋爐負(fù)荷、逃逸氨濃度、燃料或燃燒方式的變化做出響應(yīng)。允許隔離每個(gè)單個(gè)噴射系統(tǒng)進(jìn)行維修時(shí)，不會(huì)嚴(yán)重影響工藝性能或總體的NOX還原效果。

改造噴槍采用斯普瑞霧化吹掃式，吹掃風(fēng)量的調(diào)節(jié)與控制與噴嘴流量調(diào)節(jié)控制方式相同，氣源可引自壓縮空氣系統(tǒng)。此次噴槍安裝于旋風(fēng)分離器出口補(bǔ)償器后，煤臺鍋爐安裝16支，分別位于兩臺旋風(fēng)分離器左右側(cè)及上部，這其中左右側(cè)個(gè)3支，上部2支。泵采用格蘭富進(jìn)口產(chǎn)品。

電氣系統(tǒng)、控制儀表、廠房土建均按照規(guī)范設(shè)計(jì)，儀表采用先進(jìn)主流儀表，此處不在贅述。

2.1 改造考慮的主要措施

（1）脫硝系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中應(yīng)考慮二次污染的控制措施，脫硝改造中涉及到的水系統(tǒng)的處理接入到電廠原有電廠廢水處理站。

（2）應(yīng)控制由SNCR產(chǎn)生（NH4）HSO4、（NH4）2SO4的含量，不影響后續(xù)設(shè)備的安全運(yùn)行。

（3）脫硝系統(tǒng)采取控制氨氣泄漏的措施，此次改造在鍋爐正常工況范圍內(nèi)，脫硝裝置的氨逃逸率不大于5 mg/Nm3。在脫硝效率低于50%的運(yùn)行條件下，脫硝裝置的氨逃逸率不大于3 mg/Nm3。

（4）在鍋爐正常工況范圍內(nèi)，尾部排放煙氣NOX濃度不高于50 mg/Nm3（6%O2，干基），對鍋爐效率的影響不大于0.5%。

2.2 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)

在鍋爐正常工況范圍內(nèi)（負(fù)荷大約70%），SNCR設(shè)計(jì)入口NOX濃度≤150 mg/Nm3（6%O2，干基）；尾部排放煙氣NOX濃度不高于50 mg/Nm3（6%O2，干基）；脫硝裝置的氨逃逸率不大于5 ppm。在脫硝效率低于50%的運(yùn)行條件下，脫硝裝置的氨逃逸率不大于3ppm；單臺還原劑用量（干尿素）：（145 kg/h/臺）；單臺除鹽水用量：（1.305 t/h/臺）。

3 改造后效果

通過對3臺機(jī)組進(jìn)行72 h試運(yùn)，3臺機(jī)組均能達(dá)到設(shè)計(jì)值，數(shù)據(jù)如下，其中1#機(jī)組距離系統(tǒng)較近，效果最好（見表1）。

4 系統(tǒng)運(yùn)行不足

（1）尿素投加需要人工裝卸。

（2）由于尿素容易容易結(jié)晶，投退吹掃及保溫伴熱是系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵。

參考文獻(xiàn)

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