鍋爐煙氣脫硝裝置還原劑的調(diào)整及效果*

吳 吉， 婁倫武， 付 國(guó)， 陸廷雷

(貴州赤天化桐梓化工有限公司 貴州桐梓 563200)

1 設(shè)備概況

貴州赤天化桐梓化工有限公司3×220 t/h煤粉鍋爐于2010年投運(yùn)，目前鍋爐煙氣排放執(zhí)行的是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 13223—2011)，該標(biāo)準(zhǔn)主要污染物排放指標(biāo)為ρ(NOx)<100 mg/m3(標(biāo)態(tài))、ρ(SO2)<400 mg/m3(標(biāo)態(tài))、ρ(煙塵)<30 mg/m3(標(biāo)態(tài))。

鍋爐煙氣脫硝裝置布置在鍋爐高溫省煤器與上級(jí)空氣預(yù)熱器之間，采用選擇性非催化還原(SNCR)+選擇性催化還原(SCR)組合技術(shù)。催化劑層數(shù)按照“1+1”模式布置，初裝1層預(yù)留1層。原設(shè)計(jì)3臺(tái)鍋爐共用1臺(tái)脫硝還原劑儲(chǔ)存罐，還原劑采用稀氨水。

經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行，脫硝系統(tǒng)問(wèn)題逐漸顯現(xiàn)：①SCR氨逃逸監(jiān)測(cè)不準(zhǔn)確，過(guò)量的氨與煙氣中的SO2反應(yīng)后生成黏性強(qiáng)的亞硫酸氫銨(NH4HSO3)，亞硫酸氫銨與煙氣中的飛灰吸附在下游空氣預(yù)熱器的冷端搪瓷上，造成空氣預(yù)熱器嚴(yán)重堵塞，壓差增大，影響鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行；②SCR出口監(jiān)測(cè)點(diǎn)與機(jī)組煙氣總排放口監(jiān)測(cè)點(diǎn)間的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)存在較大差異，尤其是NOx含量差異較大，兩個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)一致性差，現(xiàn)有SCR出口監(jiān)測(cè)點(diǎn)的NOx含量不能真實(shí)反映脫硝的情況；③鍋爐飛灰中氨味較大(pH高達(dá)11以上)，已經(jīng)嚴(yán)重影響爐灰的輸出和銷售。

當(dāng)前噴氨采用SNCR(前置)+SCR(后置)的布置形式，SCR采用壓縮空氣霧化噴氨，氨水噴槍所處煙道寬深尺寸為5.4 m×7.8 m，共布置8支霧化噴槍(沿深度方向布置4支霧化噴槍，沿寬度方向的兩側(cè)各布置2支霧化噴槍)。由于噴槍布置間隔較大且插入煙道部分較短，寬度和深度方向都不能覆蓋整個(gè)煙道，設(shè)計(jì)不合理，噴射效果不理想，氨煙混合效果較差。

2 改造方案

為防止空氣預(yù)熱器阻力上升，通過(guò)均勻噴氨，控制氨逃逸率在較低水平是最為直接的手段。將脫硝裝置還原劑由氨水改為氣氨，在多數(shù)發(fā)電企業(yè)中已經(jīng)普及，其目的是減小脫硝噴氨過(guò)量系數(shù)，以緩解空預(yù)器堵塞、鍋爐負(fù)荷無(wú)法提高、鍋爐爐灰中氨含量較高、稀氨水用量偏大等問(wèn)題。

2020年貴州赤天化桐梓化工有限公司對(duì)3#鍋爐進(jìn)行了改造，在保留原稀氨水供輸系統(tǒng)的前提下，優(yōu)化了前期的SCR煙道流場(chǎng)，新增了供氨系統(tǒng)(氣氨來(lái)自合成氨裝置氨壓縮機(jī))，改造了噴氨系統(tǒng)(含噴氨格柵混合器)。煙氣脫硝裝置還原劑改造流程見(jiàn)圖1，噴氨格柵布置示意見(jiàn)圖2。

圖1 煙氣脫硝裝置還原劑改造流程

圖2 噴氨格柵布置示意

氣氨與稀釋風(fēng)首先在氨空混合器中混合，然后通過(guò)5根噴氨支管分別噴入SCR反應(yīng)器中。噴氨支管上設(shè)置手動(dòng)調(diào)節(jié)閥，可通過(guò)節(jié)流孔板調(diào)節(jié)各支管中氨空混合氣的流量配比。在改造完成投運(yùn)后，進(jìn)行噴氨優(yōu)化調(diào)試試驗(yàn)，即根據(jù)人工測(cè)定SCR出口煙氣中NOx含量來(lái)調(diào)節(jié)各支管中的氨空混合氣的流量，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)煙道截面均勻噴氨。

3 改造效果

改造完成后，在脫硝SCR出口處用M900N型燃燒分析儀(上海英盛分析儀器有限公司)測(cè)定NOx的含量，根據(jù)測(cè)定結(jié)果調(diào)整噴氨量，脫硝反應(yīng)后煙氣中NOx質(zhì)量濃度控制在70～90 mg/m3(標(biāo)態(tài))時(shí)，爐灰中氨含量和脫硝裝置氨耗均下降。

改造完成后，在3種特定工況下，對(duì)3#鍋爐與未改造的1#鍋爐、2#鍋爐爐灰中的游離氨測(cè)定結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，見(jiàn)表1。

從表1可以看出，在3種工況下，改造后的3#鍋爐爐灰中的游離氨含量明顯下降。通過(guò)對(duì)前期運(yùn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，3#鍋爐改造前折算成純液氨耗量均值為36.2 kg/h，改造后為18.8 kg/h。按鍋爐年運(yùn)行時(shí)間7 000 h、純液氨市場(chǎng)價(jià)3 000元/t計(jì)，3臺(tái)鍋爐全部完成改造后，年節(jié)約純液氨365.4 t，每年可降低運(yùn)行成本約109.62萬(wàn)元。

4 結(jié)語(yǔ)

(1)3#鍋爐脫硝還原劑由稀氨水改為氣氨后，爐灰中氨質(zhì)量分?jǐn)?shù)降至0.02%～0.03%，低負(fù)荷時(shí)可達(dá)0.02%，接近GB/T 39701—2020粉煤灰中銨離子的限量，滿足檢驗(yàn)方法對(duì)爐灰中氨質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.021%的要求，緩解了因爐灰氨含量高引起的滯銷問(wèn)題。

表1 鍋爐爐灰游離氨測(cè)定結(jié)果

(2)改造后液氨消耗量減少，每年可降低運(yùn)行成本109.62萬(wàn)元。

(3)經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，由于噴氨量的大幅下降，氨與煙氣中的SO2反應(yīng)生成的NH4HSO3減少，進(jìn)而減少了附著在下游設(shè)備空氣預(yù)熱器的黏性物質(zhì)，空氣預(yù)熱器堵塞緩解，換熱效果增強(qiáng)，排煙溫度及引風(fēng)機(jī)電耗下降，鍋爐加減負(fù)荷的能力增強(qiáng)。