馬務(wù)

摘 要：該文設(shè)計(jì)了一套SNCR脫硝系統(tǒng)，在循環(huán)流化床鍋爐上進(jìn)行了應(yīng)用，采用添加劑提高了系統(tǒng)脫硝效率，分析了添加劑對(duì)脫硝系統(tǒng)的影響規(guī)律。性能測試數(shù)據(jù)表明，機(jī)組滿負(fù)荷下，尿素溶液流量90 kg/h、150 kg/h、150 kg/h加添加劑3個(gè)工況的氮氧化物排放分別為56 mg/Nm3、44.3 mg/Nm3和37.4 mg/Nm3，氨逃逸均在8 ppm以下，最高脫硝效率達(dá)到了70%。

關(guān)鍵詞：循環(huán)硫化床鍋爐 氮氧化物 脫硝效率 添加劑

中圖分類號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）01（b）-0089-03

為進(jìn)一步降低燃煤電廠污染物排放量，2015年12月2日，國務(wù)院常務(wù)會(huì)議決定在全國燃煤電廠實(shí)施超低排放。為貫徹落實(shí)會(huì)議精神，環(huán)境保護(hù)部、國家發(fā)展和改革委員會(huì)、國家能源局印發(fā)了《全面實(shí)施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案》，具體指導(dǎo)燃煤電廠超低排放工作。方案中明確規(guī)定，到2020年，全國所有具備改造條件的燃煤電廠力爭實(shí)現(xiàn)超低排放（即在基準(zhǔn)氧含量6%條件下，煙塵、SO2、NOx排放濃度分別不高于10、35、50 mg/Nm3）。

1 工藝概述

SNCR脫硝技術(shù)是指在沒有催化劑的情況下，將還原劑（尿素溶液或氨水）直接噴入爐膛內(nèi)溫度為800 ℃～1250 ℃的區(qū)域內(nèi)，與煙氣中的NOx反應(yīng)，生成N2和水，以達(dá)到脫除NOx的目的[1-2]。

在800℃～1250 ℃范圍內(nèi)，NH3或尿素還原NOx的主要反應(yīng)為：

氨水為還原劑：4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O

尿素為還原劑：4NO+2CO（NH2）2+O2→4N2+2CO2+4H2O2

由于SNCR脫硝技術(shù)系統(tǒng)簡單，且對(duì)爐膛運(yùn)行溫度較為敏感，因此，脫硝效率具有一定的局限性，為達(dá)到更好的脫硝效果，實(shí)際運(yùn)行中可向還原劑中加入一定量的鈉鹽、CO、H2O2和醇類等添加劑，能有效提高系統(tǒng)脫硝效率[3-5]。

2 工藝系統(tǒng)

2.1 鍋爐參數(shù)

某熱電廠的2臺(tái)型號(hào)為：DG450/9.81-1型循環(huán)流化床鍋爐。鍋爐型式為：高壓自然循環(huán)汽包爐。特點(diǎn)為：單爐膛、平衡通風(fēng)、全鋼架支吊方式。鍋爐采用循環(huán)流化床燃燒技術(shù)，在燃用設(shè)計(jì)煤種時(shí)，能夠在30%～100%負(fù)荷范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行，循環(huán)物料的分離采用2個(gè)汽冷式旋風(fēng)分離器。鍋爐設(shè)計(jì)排煙溫度為130 ℃，鍋爐設(shè)計(jì)效率91.2%。爐膛出口煙溫760 ℃～890 ℃，氮氧化物出口濃度102～176 mg/Nm3（標(biāo)態(tài)、干基、6%O2）。表1為鍋爐設(shè)計(jì)煤質(zhì)表，表2為鍋爐煙氣設(shè)計(jì)參數(shù)表。

2.2 脫硝系統(tǒng)

SNCR脫硝系統(tǒng)主要分為還原劑制備、輸送和噴射3部分，該項(xiàng)目使用尿素作為還原劑。圖1為脫硝系統(tǒng)流程圖。

尿素溶液制備系統(tǒng)由尿素溶解罐、尿素溶液輸送泵、斗提機(jī)、尿素溶液儲(chǔ)罐及相關(guān)管道閥門組成。尿素顆粒和添加劑由斗提機(jī)送入尿素溶解罐，由除鹽水制成質(zhì)量濃度為50%的尿素溶液，經(jīng)尿素溶液輸送泵打入尿素溶液儲(chǔ)罐。

尿素溶液輸送系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)供貨，由稀釋水模塊、高流量循環(huán)模塊、背壓模塊、計(jì)量模塊和分配模塊組成。稀釋水模塊和高流量模塊的作用是分別將除鹽水和50%尿素溶液輸送至噴射區(qū)域附近的計(jì)量模塊，稀釋成5%～10%濃度的尿素溶液，由分配模塊送至各尿素溶液噴槍，多余的尿素溶液由背壓模塊重新進(jìn)入尿素溶液儲(chǔ)罐。

尿素溶液經(jīng)噴槍壓縮空氣霧化后，進(jìn)入旋風(fēng)分離器內(nèi)，與煙氣中的氮氧化物進(jìn)行反應(yīng)。

3 運(yùn)行情況

某熱電廠的2臺(tái)爐公用一套尿素溶液制備系統(tǒng)，對(duì)應(yīng)一套高流量循環(huán)模塊及背壓模塊，每臺(tái)爐有一套稀釋水模塊和計(jì)量模塊，2套分配模塊，每個(gè)分配模塊對(duì)應(yīng)6支噴槍，每臺(tái)爐共12支噴槍，尿素溶液在噴槍內(nèi)霧化成顆粒狀液滴，增大了與煙氣的接觸面積，便于脫硝反應(yīng)的進(jìn)行。表3為機(jī)組運(yùn)行的主要數(shù)據(jù)。

某電科院對(duì)鍋爐的脫硝系統(tǒng)進(jìn)行了性能試驗(yàn)，試驗(yàn)分為3個(gè)工況，分別為50%尿素溶液流量90kg/h、150kg/h和150kg/h加添加劑。表4為各工況下脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)。

工況一、二、三分別對(duì)應(yīng)50%尿素溶液流量90 kg/h、150 kg/h和150 kg/h加添加劑。三種工況的氮氧化物排放分別為56 mg/Nm3、44.3 mg/Nm3和37.4 mg/Nm3，各個(gè)工況下的氨逃逸均在8 ppm以下，在加入添加劑的情況下，最高脫硝效率可以達(dá)到70%。

4 添加劑的影響

在實(shí)際運(yùn)行中，尿素溶液中加入適量的添加劑后，機(jī)組的氮氧化物排放有了明顯降低，這是因?yàn)樘砑觿?duì)脫硝反應(yīng)的進(jìn)行在一定的條件下具有促進(jìn)作用。圖2為實(shí)驗(yàn)室條件下，添加不同濃度的添加劑對(duì)脫硝效率的影響。

可以看出，在沒有添加劑的情況下，脫硝效率隨著反應(yīng)溫度的升高，先增加再降低，在950 ℃～1 125 ℃的溫度區(qū)間內(nèi)，脫硝效率可達(dá)到65%以上，此溫度為脫硝反應(yīng)的溫度窗口。隨著添加劑濃度的升高，脫硝效率的曲線向左移動(dòng)，溫度窗口擴(kuò)寬為900 ℃～1 125 ℃，且最高脫硝效率也隨之升高。當(dāng)溫度升高到1 125 ℃以后，脫硝效率有所下降，這是因?yàn)闇囟冗^高會(huì)使尿素分解產(chǎn)生的NH3氧化成NOx，抵消了部分脫硝效果。添加劑的存在不僅可以提高脫硝效率，也可以使脫硝系統(tǒng)在較低的反應(yīng)溫度下正常運(yùn)行。

5 結(jié)語

根據(jù)循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行特點(diǎn)和設(shè)備布置的具體情況，采用SNCR脫硝技術(shù)來減少機(jī)組氮氧化物的排放，針對(duì)機(jī)組運(yùn)行中旋風(fēng)分離器溫度較低的特點(diǎn)，在脫硝還原劑中加入添加劑，并適量降低系統(tǒng)稀釋水耗量，增大霧化空氣壓力，保證脫硝系統(tǒng)穩(wěn)定有效運(yùn)行，最高脫硝效率達(dá)到了70%。

參考文獻(xiàn)

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