李璆瑢

摘 要：本文主要集合實(shí)際情況，以某企業(yè)的一臺(tái)鍋爐設(shè)備為例，就低氮燃燒+SCR工藝在該鍋爐設(shè)備的改造應(yīng)用進(jìn)行了分析，分析了整個(gè)工藝流程，最后論述了改造后采取的相應(yīng)安全措施，希望通過(guò)本次研究對(duì)更好應(yīng)該該項(xiàng)工藝技術(shù)，提高鍋爐生產(chǎn)性能有一定幫助。

關(guān)鍵詞：低氮燃燒 SCR工藝 應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2017）12-0-01

在電廠鍋爐運(yùn)行過(guò)程中，氮氧化物過(guò)量排放，不但會(huì)影響大眾健康，破壞空氣環(huán)境，而且氮氧化物和酸沉降等二次污染的重要前提無(wú)灰霾的形成和氮氧化物的有著密切的聯(lián)系，因此，控制好氮氧化物排放量對(duì)保護(hù)環(huán)境，保證人體健康具有積極作用。本次研究的鍋爐為哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)HG-2008/17.4YM5型亞臨界、單氣泡、自然循環(huán)、一次中間再熱、平衡通風(fēng)、四角切圓燃燒、固態(tài)排渣煤粉爐。整個(gè)鍋爐系統(tǒng)采用正壓直吹式制粉系統(tǒng)，并配置了6臺(tái)磨煤機(jī)，五臺(tái)正常運(yùn)行，一臺(tái)備用，每個(gè)磨煤機(jī)都配置了四個(gè)燃燒器。燃燒器火嘴為擺動(dòng)可調(diào)式，擺動(dòng)幅度在10～70%左右。各角的燃燒器被分成上下兩層，這樣能夠顯著降低燃燒器區(qū)域的熱負(fù)荷。各角燃燒器存在13個(gè)噴口，其中5層為煤粉噴口，剩下的為二次風(fēng)噴口。

一、低氮燃燒+SCR工藝的應(yīng)用

1.低氮燃燒方案分析

1.1燃燒器區(qū)和ROFA風(fēng)布置

原來(lái)燃燒器的高度在20100～30200m左右，分為上下兩層，四角對(duì)稱(chēng)有一次風(fēng)噴口5個(gè)，燃油風(fēng)噴口3個(gè)，剩下的全部為而徹底風(fēng)噴口，對(duì)設(shè)備改造后，在燃燒區(qū)5～6m位置爐膛左右側(cè)墻分2層對(duì)稱(chēng)布置2個(gè)ROFA風(fēng)，并且要保證兩者之間相互獨(dú)立不受影響，高速風(fēng)由ROFA風(fēng)經(jīng)過(guò)加壓后送入爐膛中，低速風(fēng)從控預(yù)器的出口直接進(jìn)入鍋爐爐膛適當(dāng)?shù)奈恢?。低氮燃燒增壓風(fēng)系統(tǒng)采用2臺(tái)離心通風(fēng)機(jī)增加，ROFA系統(tǒng)主要作用是輸送燃燒所需的空氣，所占風(fēng)量比例為40%左右。

1.2二次風(fēng)箱，風(fēng)道改進(jìn)

在風(fēng)進(jìn)入風(fēng)箱之前，取出兩個(gè)低速風(fēng)口和一個(gè)經(jīng)過(guò)ROFA風(fēng)機(jī)的高速風(fēng)口，抽取總風(fēng)量30%的風(fēng)，其中大概有60%的風(fēng)直接進(jìn)入上部爐膛中，剩余風(fēng)經(jīng)過(guò)ROFA系統(tǒng)處理之后直接進(jìn)入爐膛內(nèi)，實(shí)現(xiàn)分級(jí)燃燒，減少氮氧化物產(chǎn)生量，延長(zhǎng)可燃物在爐膛內(nèi)的反應(yīng)時(shí)間。然后對(duì)二次風(fēng)噴嘴面積以及二次風(fēng)的噴射角度進(jìn)行改造，提高出口風(fēng)速和風(fēng)箱的壓力，對(duì)爐膛內(nèi)的過(guò)量空氣進(jìn)行全面優(yōu)化，保證水冷壁表面煙氣的氧氣含量，預(yù)防水冷壁接渣和出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。

1.3擺動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的改進(jìn)

在進(jìn)行低氮燃燒改造之后，將鍋爐中每個(gè)角的燃燒器由13層改為12層，其中一次風(fēng)口為5層，剩余為二次風(fēng)口。擺動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)每個(gè)角分為上下組，在調(diào)節(jié)過(guò)程中能夠?qū)λ膫€(gè)角進(jìn)行調(diào)控，調(diào)節(jié)范圍為10～70%左右。改造結(jié)束后將部分無(wú)用的平臺(tái)和扶梯拆除，并增加相應(yīng)的檢修維護(hù)平臺(tái)，做好鍋爐的部分加固工作。

2.SCR工藝的應(yīng)用

SCR工藝的應(yīng)用就是在反應(yīng)器入口煙道中噴入氨蒸氣，將氨蒸氣和煙氣充分混合之后，沖入到裝有差催化劑的反應(yīng)器中，在催化劑的共同參與下發(fā)生氧化還原反應(yīng)，將氮氧化物脫出。煙氣中氮氧化物通常有一氧化氮和二氧化氮，其中一氧化氮的含量在95%以上。自氨儲(chǔ)存區(qū)的氨氣和經(jīng)過(guò)稀釋的空氣混合均勻后，進(jìn)入到注氨氣入格棚以氨/煙氣混合器于鍋爐尾部煙氣充分混合，將混合氣體經(jīng)過(guò)蒸餾之后，進(jìn)入SCR反應(yīng)器中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，最終生成氮?dú)夂退?。該種方案采用SCR脫硝工藝，一個(gè)鍋爐配置兩個(gè)反應(yīng)器，液氨卸料、儲(chǔ)存和發(fā)生反應(yīng)都為公共系統(tǒng)，煙氣經(jīng)過(guò)SCR處理之后，進(jìn)入鍋爐的控預(yù)器、電塵除塵器最終進(jìn)入脫硫系統(tǒng)中。在省煤器和控預(yù)器中間設(shè)置脫硝系統(tǒng)，將設(shè)備安裝在金屬架平臺(tái)上，橫截面呈現(xiàn)矩形。反應(yīng)器載荷均勻分布其中。氨氣注射柵格設(shè)計(jì)在通向CSR系統(tǒng)煙道的內(nèi)部帶有注射噴嘴的柵格，確保能夠和其中的氮氧化物的濃度相適應(yīng)。

二、低氮燃燒+SCR工藝應(yīng)用后應(yīng)該采取的安全措施

1.對(duì)控預(yù)器和吹灰器進(jìn)行完善

低氮燃燒+SCR工藝投入應(yīng)用之后，為了更好解決冷端換熱元件ABS的堵火問(wèn)題，應(yīng)該將其更換為高壓水加蒸汽聯(lián)合的雙介質(zhì)吹灰器，這樣既能夠解決元件可能出現(xiàn)的氧化和積塵現(xiàn)象，改善堵塞情況，另一方面還能夠及時(shí)清理設(shè)備中存在的可燃物，避免控預(yù)器出現(xiàn)燃燒現(xiàn)象。

2.對(duì)電除塵器進(jìn)行改進(jìn)

應(yīng)用低氮燃燒+SCR工藝后，設(shè)備原有配置的電除塵器已經(jīng)不能滿足工藝要求，因此需要對(duì)電除塵器進(jìn)行全面改進(jìn)。對(duì)電除塵器進(jìn)行改造之后，出口煙塵排放濃度不得超過(guò)50mg/Nm3，通過(guò)脫硫系統(tǒng)的煙塵濃度應(yīng)該控制在30mg/Nm3，電除塵器的工作效率應(yīng)該保證在99%以上，在鍋爐滿負(fù)荷運(yùn)行過(guò)程中，應(yīng)該達(dá)到鍋爐的設(shè)計(jì)要求。在改造過(guò)程中原除塵器煙道通道不變，在原來(lái)三個(gè)電場(chǎng)的后部增粘一個(gè)可以移動(dòng)的電極電場(chǎng)，并要適當(dāng)增加總集塵的面積。同時(shí)還要在原電除塵器后部增加一個(gè)距離為5.7m的電場(chǎng)，將原來(lái)電場(chǎng)總長(zhǎng)度增加到16m左右，該電場(chǎng)增加完畢后，電除塵器出口喇叭口的位置應(yīng)該向引風(fēng)機(jī)室內(nèi)移動(dòng)5.7m左右，引風(fēng)機(jī)入口中心線的位置保持不變。在改造電除塵器的同時(shí)還要對(duì)相應(yīng)的制支架設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)。改造后對(duì)原來(lái)的電場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行加高處理，并做好除塵器分流分布重新定位和調(diào)整工作。

3.鍋爐運(yùn)行設(shè)備調(diào)節(jié)和優(yōu)化

3.1對(duì)燃燒量和一次風(fēng)量的調(diào)節(jié)

機(jī)組負(fù)荷增加或者減少就是燃料增加或者減少的過(guò)程，通過(guò)增加或者減少磨煤機(jī)的供給量來(lái)增減機(jī)組負(fù)荷。在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中要嚴(yán)格執(zhí)行粉風(fēng)配制1：1.9的比例，當(dāng)機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行過(guò)程中要控制好磨煤機(jī)的通風(fēng)量，一般控制在每小時(shí)80～90噸左右，對(duì)于停止運(yùn)行的磨煤機(jī)要保證一次風(fēng)擋板緊密關(guān)閉，降低或者減少進(jìn)入爐膛內(nèi)的一次風(fēng)量，這樣對(duì)于減少氮氧化物的生成有著很大的幫助。當(dāng)機(jī)組處于高負(fù)荷運(yùn)行期間，要保證磨煤機(jī)充足的通風(fēng)能量，避免磨煤機(jī)出現(xiàn)堵塞，一次風(fēng)壓最好穩(wěn)定在9000Pa以上。通過(guò)對(duì)燃燒量和一次風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)，控預(yù)器換熱元件大大減少，控預(yù)器漏風(fēng)系統(tǒng)數(shù)量顯著增加以及煙道內(nèi)阻力增加都促進(jìn)了引風(fēng)機(jī)能力提升，導(dǎo)致了在機(jī)組高負(fù)荷運(yùn)行過(guò)程中一次風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行達(dá)到最大限度，一次風(fēng)母管壓力降低，因此，在日常運(yùn)行過(guò)程中要強(qiáng)化監(jiān)督管理。endprint

3.2對(duì)送風(fēng)量的調(diào)節(jié)

當(dāng)鍋爐運(yùn)行負(fù)荷發(fā)生變化之后，進(jìn)入鍋爐內(nèi)的風(fēng)量必須和進(jìn)入鍋爐內(nèi)的燃料量中保持相適應(yīng)，進(jìn)入鍋爐內(nèi)風(fēng)量可以使用鍋爐內(nèi)過(guò)量空氣系數(shù)進(jìn)行表示（多數(shù)情況下都是采用爐膛出口過(guò)量空氣系數(shù)計(jì)算）。在鍋爐控制盤(pán)上裝有氧氣量表，控制人員可以結(jié)合相應(yīng)的數(shù)值對(duì)鍋爐內(nèi)的空氣量進(jìn)行控制，保證鍋爐內(nèi)的過(guò)量空氣系數(shù)保持在最佳水平，從而保證鍋爐有一個(gè)良好的運(yùn)行效率。爐膛出口過(guò)量空氣系數(shù)和燃燒設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、燃料種類(lèi)和性質(zhì)、鍋爐運(yùn)行負(fù)荷有著最直接的聯(lián)系，鍋爐運(yùn)行負(fù)荷越高，所需要的爐膛出口過(guò)量空氣系數(shù)也就越小，但是鍋爐在75～100%的額定蒸發(fā)量的范圍內(nèi)，所需要的最佳爐膛出口過(guò)量空氣系數(shù)差異性不顯著。而鍋爐在低負(fù)荷運(yùn)行過(guò)程中，爐膛出口過(guò)量空氣系數(shù)變化值較大，并且揮發(fā)分較低的燃煤所要的爐膛出口過(guò)量空氣系數(shù)較大。而對(duì)于一般的煤粉鍋爐來(lái)說(shuō)，最佳爐膛出口過(guò)量空氣系數(shù)一般維持在1.15～1.25左右。從鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性角度分析，在合理的范圍內(nèi)，爐膛出口過(guò)量空氣系數(shù)越大，可以很好的改善燃料和空氣的接觸，增加燃料和空氣的混合效率，有利于燃料安全燃燒，從而很好的減少化學(xué)不完全燃燒和機(jī)械不完全燃燒所造成的熱損失。從鍋爐運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性和可靠性角度分析，如果爐膛出口過(guò)量空氣系數(shù)減小，會(huì)導(dǎo)致燃料不能完全燃燒，造成煙氣中含有大量的一氧化碳等可燃性氣體，由于灰分在具有還原性氣體中其熔點(diǎn)有下降趨勢(shì)，因此很容易導(dǎo)致鍋爐水冷壁接渣，給鍋爐安全運(yùn)行造成嚴(yán)重威脅。此外，由于飛灰對(duì)受熱面積的磨損量和煙氣流速的三次方成正比例關(guān)系，因此，當(dāng)爐膛出口過(guò)量空氣系數(shù)越大，就會(huì)導(dǎo)致受熱面管子和陰風(fēng)葉片的磨損程度加劇，影響鍋爐的安全性能。

風(fēng)量的調(diào)節(jié)是鍋爐安全中的一個(gè)重要項(xiàng)目，它是維持燃燒穩(wěn)定，確保燃料完全燃燒的一個(gè)重要前提。鍋爐內(nèi)的燃料能夠正常穩(wěn)定的燃燒，說(shuō)明風(fēng)煤比例配置比較恰當(dāng)，此時(shí)，鍋爐內(nèi)燃料燃燒會(huì)形成光亮的金黃色火焰，火焰中心位于爐膛的中間部位，火焰穩(wěn)定，不存在明內(nèi)的星點(diǎn)，從煙囪中排出的煙氣為淺灰色或者灰白色。如果鍋爐內(nèi)火焰刺眼，則表示通風(fēng)量較大，如果火焰呈現(xiàn)暗紅色不穩(wěn)定，則表明通風(fēng)能量過(guò)小或者通風(fēng)量過(guò)量導(dǎo)致鍋爐漏縫而爐膛溫度降低。因此，在鍋爐運(yùn)行過(guò)程中檢查爐膛火焰情況十分重要，要綜合多方面因素對(duì)通風(fēng)量進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，確保鍋爐運(yùn)行的安全、穩(wěn)定。

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