常波

摘要：当前环保政策日益严格，已完成脱硝系统改造投运运行机组，以某电厂机组循环流化床锅炉SNCR脱硝系统为例，通过测试一系列实验参数，掌握该机组脱硝装置主要性能，并结合开展的超低排放改造工程关键参数要点进行分析与探讨，提出相应的意见与解决措施。

关键词：火电厂烟气脱硝SNCR超低排放

1、目的

陕西黄陵电厂二期2×240t/h循环流化床锅炉，机组满负荷氮氧化物排放浓度分别约450mg/Nm3，结合现有SNCR脱硝系统能实现200 mg/Nm3以下，随着环保标准的提高，面临着实现NOx超低排放的压力，对锅炉NOx超低排放进行的改造，降低原始NOx生成量和尿素用量，实现烟气氮氧化物达标排放。

2、设备简介

东方工业锅炉集团循环流化床锅炉主要由燃烧系统、气固分离循环系统、对流烟道三部分组成。其中燃烧系统包括风室、布风板、燃烧室、炉膛、给煤系统等几部分;气固分离循环系统包括物料分离装置和返料装置两部分;对流烟道包括过热器、省煤器、空气预热器等几部分。

3、锅炉存在问题

经过前期技术交流和收资，锅炉NOx排放值约为450mg/Nm3（初始排放浓度），分析锅炉设计与运行现状，主要就高效、低氮燃烧存在的问题分析如下：

炉膛中心区缺氧氮氧化物排放高

CFB锅炉存在着炉膛中心区缺氧的问题。除了高密度物料颗粒群和大高宽比的矩形炉膛结构以及沿水冷壁的贴壁颗粒相流动阻碍了二次风射流的穿透，此外，每个层面颗粒水平移动不够均匀、各转弯变化区域涡流干扰和垂直上移速度不均匀也影响了二次风的穿透补氧能力。这种中心区缺氧会降低燃料燃尽效果和脱硫剂化学反应的效率，直接导致炉内低NOx的优化过程受到限制，不能有效实现低温燃烧时的高效低氮。

黄陵电厂流化床锅炉炉膛中心氧量少，处于严重的还原性气氛，而炉膛四周氧量严重富余，处于氧化性气氛中，中心和四周不合理的氧量造成尾部氧量偏高，无法实现沿炉膛高度方向上的空气分级低氮燃烧，氮氧化物排放量增加。

床温异常

流化态燃烧相对于其他煤粉燃烧方式燃烧工况更加复杂，给料系统和返料系统送入炉内物料集中度偏高、料层粒径偏差大、物料流化程度不均和一、二次风风率设置不合理，直接导致锅炉床温的偏差。论上讲，860～875℃的床温是CFB最佳低氮脱硝温度，床温太高时，容易产生超量的NOx排放和料层高温结焦;而床温过低时，又会造成N2O的大量生成，出现二次污染问题和燃尽率显著降低的问题，本厂锅炉存在床温严重偏低的状况。

二次风配风方式不当

流化态燃烧过程中，二次风的合理布置对于炉内低氮燃烧过程意义重大。CFB低氮燃烧过程中，随着上二次风率的增加，NOx排放浓度呈现先明显下降再逐渐减小至平缓最后略微上升的变化趋势，近似于开口向上的抛物线。因此，设法降低一次风率、提高二次风率，实现空气深度分级，既可以实现强化氧化区燃尽和还原区低氧分段低NOx燃烧效果，也能在抑制温度的同时提高炉内温度的均匀性，实现低氮与高效燃烧的过程统一。除了二次风率之外还需要考虑分级配风均匀性，在二次风布局与参数选择需要充分照顾到炉内空气动力场的均衡，力求实现横向膛燃烧过程中风煤比的均匀性，避免运行中发生结焦、高温腐蚀、高热流密度偏差、蒸发量异常等不正常现象甚至故障。

4、锅炉NOx超低排放改造概述

总体改造方案

为响应本地区烟气排放限值的要求，黄陵电厂前期两台锅炉已增加SNCR烟气脱硝改造，具体方案是在锅炉旋风分离器入口均匀布置8只固定式喷枪，还原剂采用40%的尿素经稀释水稀释后喷入炉内对NOx进行还原处理。

本次改造确保锅炉烟气NOx排放浓度达到超低排放限值，即NOx排放浓度：≤50mg/Nm³的要求。

由于超低排放能力取决于多个方面，包括温度、氧量、灰量等等。结合锅炉现状，针对两方面对锅炉NOX排放进行深度治理。

低氮燃烧改造：结合循坏流化床锅炉在低氮燃烧方面的优势，实施锅炉低氮燃烧改造，低氮燃烧改造内容包括为增设烟气再循环系統、二次风口尺寸、高度的校核计算及调整等。

SNCR优化改造：按照初始排放浓度450mg/Nm³计算，通过低氮燃烧系统改造，可将排放浓度降低至200mg/Nm³以内，由于要求排放浓度达到超低，即≤50mg/Nm³，这就要求SNCR系统的效率要达到69%以上，对现有SNCR系统进行优化，提高效率。

改造目标

本次改造方式采用炉内低氮燃烧+SNCR优化，NOx初始浓度按照450 mg/Nm3进行设计。低氮燃烧改造脱硝效率在60%以上，SNCR优化改造脱硝效率在69%以上。改造完成后，机组在50%～110%BMCR负荷范围内，原始浓度高达450mg/Nm3（干基，6%O2）时，生成NOx浓度不高于160 mg/Nm3，结合SNCR系统后，NOx排放浓度不高于50mg/Nm3。改造完成后，锅炉的安全运行不受影响，更不会引起锅炉效率的下降。改造完成后，SNCR脱硝装置出口烟气中的氨浓度不大于8ppm（标态，干基，6%O2）。系统阻力：SNCR脱硝部分不增加烟气阻力。

低氮燃烧改造内容

二次风系统改造

锅炉原上二次风喷口数量为12只，其中前墙6只，后墙6只，标高为12.05 m，下倾角度为30°;原下二次风喷口数量为10只，其中前墙5只，后墙5只，标高为7.94 m，下倾角度为30°。本次改造将原锅炉的前、后墙上的二次风现场拆除，重新选取二次风管径，调节二次风角度，改变二次风管道布置，调整二次风喷射角度，重新核算二次风喷口面积，水冷壁重新做让管。通过改造，使二次风喷口面积扩大，让二次风在一个宽松的低背压环境下喷入炉，实现“低风速，高穿透力”的效果，提高其穿透能力，扩大还原区，使炉膛内还原区和氧化区分界明显，重新调整上下层二次风的风量关系，提高空气分级程度，以抑制NOx的生成，

SNCR优化改造

对锅炉运行现状以及系统布置进行了分析，对原SNCR脱硝系统需重新调整喷枪数量及喷枪布置位置，现有喷枪更换为高效雾化喷枪，采用厂内压缩空气做为雾化风来源，并增加适当的吹扫冷却风，以大幅提高喷枪雾化及穿透效果;根据烟气从炉膛进入分离器内的流动方向，剔除涡流积灰区的影响，沿分离器入口烟道高度方向重新排列喷枪数，提高喷枪雾化覆盖范围，保证雾化尿素溶液与流动烟气充分并均匀的混合，大幅提高SNCR脱硝效率。

5结论

随着科技的进一步发展，脱硝技术越来越成熟，已广泛应用于各种领域。由于其投资小、建设周期短等特点，一些煤粉炉的脱硝已经考虑使用SNCR技术。本文从锅炉低氮改造方面、SNCR脱硝系统的原理、技术特点及CFB锅炉SNCR脱硝技术的分析进行论述，为CFB锅炉及煤粉锅炉的SNCR脱硝系统应用提供借鉴经验。