李廉明

（浙江物產(chǎn)環(huán)保能源股份有限公司，浙江 杭州 310003）

目前，燃煤鍋爐脫硝技術(shù)可分為兩大類(lèi)：一類(lèi)稱為爐內(nèi)脫氮，其控制技術(shù)主要包括控制燃燒溫度、降低空氣預(yù)熱溫度、降低過(guò)量空氣系數(shù)、空氣分級(jí)燃燒、燃料分級(jí)燃燒等，這類(lèi)脫硝技術(shù)的脫硝效率較低；另一類(lèi)脫硝技術(shù)稱為尾部脫氮，主要包括選擇性催化還原法(SCR)和選擇性非催化還原法(SNCR)等技術(shù)，這類(lèi)脫硝技術(shù)脫硝效率高。在目前環(huán)境背景下，只有采用SCR+SNCR深度脫硝技術(shù)，才能夠做到排放達(dá)標(biāo)，為此，嘉興新嘉愛(ài)斯熱電有限公司采用了SCR+SNCR脫硝技術(shù)對(duì)現(xiàn)有燃煤機(jī)組進(jìn)行了脫硝改造。

一、煙氣脫硝系統(tǒng)改造

嘉興新嘉愛(ài)斯熱電有限公司現(xiàn)有3臺(tái)220t/h燃煤循環(huán)流化床鍋爐，為達(dá)到環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)，公司先后對(duì)3臺(tái)鍋爐進(jìn)行了脫硝改造，以公司3#鍋爐為例，脫硝技術(shù)為SNCR＋SCR聯(lián)合脫硝，脫硝系統(tǒng)氨區(qū)公用箱罐為廠區(qū)內(nèi)新建的氨區(qū)設(shè)備，反應(yīng)區(qū)按1臺(tái)爐脫硝系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行配置。

本脫硝系統(tǒng)SNCR部分包括氨水系統(tǒng)、除鹽水系統(tǒng)、計(jì)量分配系統(tǒng)和噴射系統(tǒng)。氨水和除鹽水先經(jīng)過(guò)計(jì)量分配系統(tǒng)后被噴射進(jìn)爐內(nèi)。該部分采用20%氨水溶液作為還原劑，還原劑噴射系統(tǒng)使用雙流體霧化噴嘴，布置在旋風(fēng)分離器入口煙道上，區(qū)域溫度范圍為850～950℃，高溫?zé)煔庠诜蛛x器內(nèi)有較長(zhǎng)的停留時(shí)間，而且還原劑與煙氣在強(qiáng)旋流作用下混合良好，煙氣在此區(qū)域經(jīng)過(guò)一次脫硝。

圖1 脫硝系統(tǒng)布置示意圖

對(duì)于SCR系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，選擇何種催化劑直接關(guān)系到脫硝效率的高低和運(yùn)行的穩(wěn)定性。目前，SCR系統(tǒng)常用的催化劑有板式催化劑和蜂窩式催化劑兩種。板式催化劑布置間隙大，壓降小，不易堵灰；蜂窩式催化劑布置緊湊，系統(tǒng)阻力大，容易造成飛灰堵塞、催化劑本體磨損等問(wèn)題，但是其比表面積大、脫硝效率高。SCR的安裝位置一般在省煤器附近，該區(qū)域飛灰濃度高，無(wú)論采取哪種型式的催化劑，飛灰堵塞問(wèn)題都不能完全避免。為此，通常在催化劑上布置吹灰器，吹灰器分為聲波式、壓縮空氣式、蒸汽式3種。如果采用蜂窩式催化劑，還可以通過(guò)增加單元格長(zhǎng)度的方式來(lái)避免飛灰堵塞，但是這需要權(quán)衡積灰程度與比表面積的關(guān)系。

本次改造中SCR部分使用蜂窩式催化劑。為避免飛灰堵塞，在催化劑上布置了聲波吹灰器，并且在催化劑表面布置一層催化劑防磨層以延長(zhǎng)使用壽命。催化劑層布置在爐膛尾部煙道內(nèi)的原中溫省煤器位置，拆除原有中溫省煤器，為保證換熱面積，將原有光管式高溫省煤器和低溫省煤器改為H型省煤器。該區(qū)域溫度可達(dá)320～360℃，煙氣在此經(jīng)過(guò)二次脫硝，整個(gè)脫硝系統(tǒng)流程如圖1所示。脫硝系統(tǒng)采用DCS控制，且并入脫硫DCS控制系統(tǒng)；系統(tǒng)出口設(shè)置煙氣在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)煙氣脫硝后的NOx含量進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的氨逃逸量進(jìn)行檢測(cè)。

新嘉愛(ài)斯熱電有限公司3#爐入爐煤的工業(yè)元素分析和發(fā)熱量如表1所示。

據(jù)設(shè)計(jì)原則，脫硝后NOx濃度不大于80mg/m3（干態(tài)，6%氧氣），必要時(shí)，氮氧化物排放值可在各個(gè)負(fù)荷下穩(wěn)定在50mg/m3以下，系統(tǒng)氨逃逸≤2.5mg/m3。脫硝系統(tǒng)按照鍋爐額定蒸發(fā)量220t/h設(shè)計(jì)，脫硝系統(tǒng)試運(yùn)過(guò)程中鍋爐實(shí)際蒸發(fā)量約為240t/h（平均值），實(shí)際NOx排放濃度 200～450mg/m3。

表1 煤的工業(yè)分析、元素分析和發(fā)熱量

經(jīng)過(guò)精心調(diào)試，各個(gè)泵均能提供穩(wěn)定的壓力及介質(zhì)流量，流量自動(dòng)控制準(zhǔn)確；氨水及除鹽水耗量均小于設(shè)計(jì)值，噴槍霧化效果良好；各負(fù)荷下，催化劑性能良好，壓差及氨逃逸均優(yōu)于要求值。在各相關(guān)鍋爐工況下，整套SNCR+SCR聯(lián)合脫硝系統(tǒng)正常，各項(xiàng)性能及指標(biāo)均能滿足設(shè)計(jì)要求。本次試運(yùn)脫硝系統(tǒng)在鍋爐超負(fù)荷工況下，系統(tǒng)脫硝后NOx平均排放濃度約為50～80mg/m3，氨逃逸小于1.0mg/m3，脫硝效率可以達(dá)到80%以上，均符合國(guó)家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和系統(tǒng)最初設(shè)計(jì)要求（表2），且整體正常穩(wěn)定運(yùn)行滿168h。

表2 實(shí)際運(yùn)行參數(shù)

二、改造中的問(wèn)題

首先，整個(gè)煙氣脫硝系統(tǒng)占地面積大，設(shè)備投資和運(yùn)行成本高。SCR系統(tǒng)運(yùn)行成本的高低更多取決于催化劑的使用壽命。影響催化劑壽命的因素，一是催化劑載體機(jī)械強(qiáng)度，二是催化劑中毒失效，這些問(wèn)題的妥善處置也是必須要考慮的。

其次，改造費(fèi)用高，主要是更換了H型省煤器，一次投資成本高。另外，H型省煤器還增加了系統(tǒng)阻力，從而增加了引風(fēng)機(jī)電耗和廠用電率。

最后，鍋爐內(nèi)氨水的噴入量需要嚴(yán)格控制，以避免氨逃逸量增加帶來(lái)的問(wèn)題。