220 t/h锅炉脱硝实施过程中的问题探究

2014-08-12杨根山周莲凤

合成技术及应用 2014年4期

杨根山，周莲凤

(1.中国石化南化公司动力部，江苏南京 210035;2.南京化工职业技术学院化工系，江苏南京 210048)

中石化南化公司(以下简称南化)3台220 t/h煤粉锅炉，型号NG-220/9.8-M16，采用高压自然循环∩型布置，固态排渣。锅炉烟气量约2.5×105Nm3/h，NOx的排放浓度最高为800 mg/Nm3(干态，6%O2)，远超国家排放标准。为应对日益严格的环保要求和企业发展需求，2013年，企业采用了低氮燃烧(LNB)+选择性催化还原(SCR)技术，对1#锅炉烟气进行脱硝改造，先通过低氮燃烧技术改造，将NOx排放浓度从800 mg/Nm3下降到400 mg/Nm3左右，再通过SCR技术处理，将指标进一步降低到100 mg/Nm3以下，正常运行指标可维持在50 mg/Nm3左右，优于《火电厂大气污染物排放标准》GB13223-2011燃煤电厂NOx排放浓度标准。

1 改造主要内容

1.1 低氮燃烧器选择

原锅炉采用直流式燃烧器，改造后的低氮燃烧器(LNB)切圆维持不变，一次风采用水平煤粉浓缩器，喷口周围加装适当大小的周界风，喷口带有V型钝体，起稳燃作用;主燃烧器上部布置了两层燃烬风(燃烬风让管示意图见图1所示)，上、下层燃烬风喷口可以上下、水平方向摆动一定角度，以适应燃烧调整，达到脱硝目的。

由于LNB采用炉内空气分级低NOx燃烧技术改造，主燃烧器区域为还原性气氛，灰、渣未燃碳含量有所增加，将影响锅炉热效率。

1.2 SCR反应器安装

在催化剂作用下，烟气中的NOX可被NH3选择性还原(SCR)为N2，反应式如下:

NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O

SCR脱硝技术及采用催化剂(2+1层)，具有脱硝效率高(可达90%以上)［1］、系统运行稳定、占地面积小等特点，特别适合于老电厂改造工程。

图1 燃尽风安装让管示意

根据锅炉的周边情况以及工艺要求，并考虑烟道的积灰问题，SCR反应器建在锅炉外，其钢结构施工及SCR反应器均在现场制作、安装，锅炉进出口与SCR反应器连接烟道(反应器及烟道布置)如图2所示。

为了满足SCR流场的要求，在SCR烟道及反应器中增加了流场内构件，包括导流板1、喷氨格栅、导流板2、导流板3、整流格栅、导流板4。

SCR反应器的增加，使得烟道表面积增加约1 100 m2，散热损失加大。烟道流程增长及催化剂装填等，使得烟气阻力增加约了1 000多Pa。

1.3 尾部受热面布置

为保证低氮燃烧器改造后锅炉总体效率不降低，改造中将尾部烟道省煤器及空预器均进行更换，并分别采用螺旋翅片管、螺旋槽管箱等进行强化换热，考虑到低温腐蚀问题，低温空气预热器下管箱管子采用了内涂搪瓷管，经计算，可提升炉效约0.5%～1%，并抵消灰、渣含碳上升的影响。

图2 SCR反应器及烟道布置

1.4 引风机改造

将引风机由原来355 kw更换为400 kw，提升扬程，以克服SCR增加的烟气阻力，同时，考虑催化剂层数及积灰因素，引风机实施了调速改造，投运后的总电流比改造前下降了6 A。

2 问题及改进措施

1#锅炉投入运行后，存在着排烟温度低、SCR入口烟温偏低、SCR进出口烟气温差超标、热风温度偏低的问题。随着气温降至零度以下，出现了排烟温度低于露点(最低时98℃)，造成布袋除尘堵塞的情况，锅炉被迫停车，见表1中数据1。

表1 脱硝投运后运行指标

经过分析认为:原因一，改造过程中SCR及其烟道部分保温施工不到位，散热严重，进、出口温差达16℃，超过设计温度(≤5℃)较多;原因二，锅炉尾部换热面改造中，为了保证锅炉效率，强化换热后的省煤器选用换热面积偏大，使SCR进口烟温低于设计值低限近20℃，加上气温陡降，未及时调整热风再循环，从而使锅炉排烟温度大大低于露点。

2.1 改进措施

利用锅炉停车机会，对锅炉进行一次相应改进和完善，将SCR烟道外保温增加一层(约5 cm);经过热力核算，采用堵排减少上级省煤器管束约20%，减少下省管束约50%;空预器因改造困难没有进行优化，存在的热风温度处于低限情况，待其它锅炉改造时再考虑。锅炉重新投入运行后，SCR进口烟温及进出口烟气温差、锅炉排烟温度等均达到设计值(表1数据2)，实现了锅炉稳定运行、NOx达标排放的目标。

2.2 效果

南化1#锅炉脱硝装置于低氮燃烧器投用后，烟气NOx浓度由投用前的500～700 mg/m3降到300～500 mg/m3，减排NOX约30% ～40%。SCR脱硝单元也完成装置标定。

装置投用以来，脱硝效果稳定，2013年12月1日到2014年7月25日，SCR进口NOx基本为300～500 mg/Nm3，经SCR脱硝处理后，出口NOx变化范围10.3 ～96 mg/Nm3，大多15 ～60 mg/Nm3，出口NOx平均值 36.1mg/Nm3，NOx去除率变化范围70.7% ～96.5%，大多数大于90%，平均值92.4%，逃逸氨为＜2 mg/Nm3，结果见图3所示。

3 结语

南化锅炉烟气脱硝采用LNB+SCR技术，针对SCR空间不足的情况，将锅炉尾部烟气从高温空预器引出，外建SCR反应器，再将进入SCR反应过的烟气引进低温省煤器，NOx从800 mg/Nm3下降到50 mg/Nm3，优于目前国家排放标准。通过解决建设中出现的问题，SCR入口温度控制在380℃，锅炉排烟温度维持在130℃，热风温度300℃，锅炉效率92.8%，均达到设计要求，根据1#锅炉的情况，推广应用到2、3#锅炉，成效显著。