商桐友

【摘 要】近年來，隨著工業(yè)化進(jìn)程的發(fā)展，大氣污染問題日益嚴(yán)重。氮氧化物（NOx，包括NO和NO2）是對(duì)大氣造成污染的來源之一。論文以某電廠5#爐為研究背景，主要介紹低氮燃燒技術(shù)和選擇性催化還原技術(shù)，對(duì)于火力發(fā)電廠等排污企業(yè)降低NOx排放有一定的參考價(jià)值。

【Abstract】In recent years， with the development of industrialization， air pollution problem has become increasingly serious. Nitrogen oxides （NOx， including NO and NO2） are one of the sources of pollution to the atmosphere. The paper takes the 5# furnace of a power plant as the research background， and mainly introduces low-nitrogen combustion technology and selective catalytic reduction technology. It has certain reference value for reducing the emission of NOx by sewage enterprises such as thermal power plants.

【關(guān)鍵詞】脫硝;氮氧化物;火電廠;調(diào)整

【Keywords】denitration; nitrogen oxides; thermal power plants; adjustment

【中圖分類號(hào)】TE991.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號(hào)】1673-1069 （2020） 01-0039-02

1 低氮燃燒技術(shù)工作原理

低氮燃燒技術(shù)通過改變?nèi)紵O(shè)備的燃燒條件來降低氮氧化物的生成量。通過調(diào)節(jié)燃燒溫度、風(fēng)量配置、還原反應(yīng)時(shí)間等方法來抑制氮氧化物的生成。該機(jī)組配置20只徑向濃淡低NOx旋流煤粉燃燒器，在爐膛前后墻煤粉燃燒器上部增設(shè)一層SOFA（燃盡風(fēng)）燃燒器。前后墻SOFA采用與主燃燒器風(fēng)箱一致的兩側(cè)進(jìn)風(fēng)形式，并布置四只SOFA風(fēng)門，每層SOFA噴嘴采用擋板調(diào)節(jié)風(fēng)量，運(yùn)行時(shí)SOFA燃燒器的風(fēng)量占鍋爐入爐總風(fēng)量的20%，從而達(dá)到降低爐內(nèi)NOx生成的目的[1]。

燃燒器中燃燒空氣被分為：中心風(fēng)、一次風(fēng)、內(nèi)二次風(fēng)和外二次風(fēng)。如圖1所示。

這樣的結(jié)構(gòu)形式將一次風(fēng)分成濃淡兩相，濃相處于高溫、高煤粉濃度、高還原性氣氛區(qū)域，利于煤粉的初期著火并抑制NOx的生成。中心回流區(qū)的存在同時(shí)還增加了濃煤粉在中心回流區(qū)的駐留時(shí)間，即增加了還原反應(yīng)時(shí)間，進(jìn)一步抑制NOx的生成。徑向濃淡旋流煤粉燃燒器可以使煤粉適時(shí)著火，保證了煤粉的燃盡時(shí)間。由于加裝SOFA噴口，主燃區(qū)煙氣流量減小，導(dǎo)致爐膛截面煙氣流速降低，進(jìn)而延長了煤粉在爐膛內(nèi)的停留時(shí)間，有助于控制NOx生成和促進(jìn)煤粉的燃盡。

2 選擇性催化還原技術(shù)（SCR）工作原理

選擇性催化劑還原脫硝技術(shù)是在一定溫度作用下，還原劑有選擇性地將NOx轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓∟2）和水（H2O）。還原劑有多種選擇，可以是氨、尿素、碳?xì)浠衔锏?。一般在燃煤電廠選擇氨作為還原劑，其脫硝化學(xué)反應(yīng)式為：

其中式（1）和（3）是主要的反應(yīng)過程，因?yàn)闊煔庵?5%以上NO是以NO形式存在。在反應(yīng)過程中，NH3選擇性的和NO反應(yīng)生成無二次污染的N2和H2O隨煙氣排放。

3 SCR脫硝裝置性能考核試驗(yàn)結(jié)果

安裝3層催化劑，NOx排放濃度不超過50mg/Nm3，性能考核試驗(yàn)時(shí)的脫硝效率不低于87.5%。在催化劑質(zhì)量保證期期滿之前，脫硝效率不低于80%。在性能考核試驗(yàn)時(shí)，煙氣脫硝SCR系統(tǒng)的整體阻力不大于750Pa，其中兩層催化劑設(shè)計(jì)阻力為500Pa，現(xiàn)在安裝備用層催化劑后的脫硝系統(tǒng)阻力不大于1000Pa。脫硝系統(tǒng)整套裝置的可用率在正式投產(chǎn)后每年不小于98%。

機(jī)組脫硝氨逃逸及NOx性能數(shù)據(jù)，試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

試驗(yàn)中高、中、低負(fù)荷均滿足脫硝效率不低于80%，NOx排放濃度不超過50mg/Nm3的性能保證值。

4 機(jī)組SCR脫硝裝置噴氨優(yōu)化措施

為積極響應(yīng)公司節(jié)能降耗和提質(zhì)增效的號(hào)召，運(yùn)行部組織專業(yè)技術(shù)人員對(duì)氮氧化物的控制措施進(jìn)行了深入研究，通過分析各負(fù)荷段不同制粉系統(tǒng)運(yùn)行方式和負(fù)荷變化時(shí)的數(shù)據(jù)，總結(jié)出通過運(yùn)行調(diào)整實(shí)現(xiàn)對(duì)SCR出口氮氧化物濃度精準(zhǔn)控制的目的。

4.1 煙氣的優(yōu)化調(diào)整

在滿足NOx脫除率、氨逃逸率的性能保證條件下，SCR系統(tǒng)設(shè)計(jì)最低連續(xù)運(yùn)行煙溫315℃，最高連續(xù)運(yùn)行煙溫420℃。SCR反應(yīng)器入口低于315℃時(shí)，應(yīng)停止噴氨。控制SCR反應(yīng)器前煙溫不大于450℃。

4.2 噴氨量的優(yōu)化調(diào)整

根據(jù)鍋爐負(fù)荷、燃料量、SCR入口NO濃度和出口NO濃度調(diào)節(jié)噴氨量。受噴氨反應(yīng)區(qū)濃度分布不均、噴氨調(diào)門特性差等因素影響，在負(fù)荷變動(dòng)比較大時(shí)，調(diào)整人員根據(jù)噴氨調(diào)門動(dòng)作情況和SCR反應(yīng)器出口NOx濃度值及時(shí)人工干預(yù)噴氨調(diào)門動(dòng)作，修正調(diào)節(jié)幅度。若SCR出入口差壓超過750Pa，應(yīng)增加吹灰頻率，直至差壓正常，否則應(yīng)停止噴氨。

4.3 稀釋風(fēng)流量的優(yōu)化調(diào)整

根據(jù)脫硝效率對(duì)應(yīng)的最大噴氨量來設(shè)定稀釋風(fēng)流量，使氨/空氣混合物中的氨體積濃度小于5%。在氨、空氣混合器內(nèi)，氨與空氣應(yīng)混合均勻，并維持一定壓力。每側(cè)稀釋風(fēng)量不低于3200Nm3/h。

4.4 制粉系統(tǒng)運(yùn)行方式的優(yōu)化

機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，保持下層制粉系統(tǒng)長期運(yùn)行。下層磨煤機(jī)運(yùn)行比上層磨煤機(jī)運(yùn)行SCR 入口氮氧化物濃度更低。在保證磨煤機(jī)運(yùn)行正常的情況下，同時(shí)煤質(zhì)灰熔點(diǎn)較高，不容易在噴燃器口結(jié)焦時(shí)，盡量降低一次風(fēng)壓，可以有效降低脫硝SCR入口氮氧化物濃度。

4.5 燃盡風(fēng)開度的調(diào)整優(yōu)化

為適應(yīng)負(fù)荷變化，應(yīng)及時(shí)調(diào)整SOFA風(fēng)擋板開度，保證燃燒區(qū)域高溫低氧，燃盡風(fēng)區(qū)域低溫富氧，減少NOx的生成。通過燃盡風(fēng)優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)，SOFA風(fēng)門擋板開度（H層20%，I層，G層開度均在70%）與全關(guān)G層SOFA擋板，全開I、H層SOFA風(fēng)門擋板相比，脫硝裝置噴氨量減少了14.13kg/h。負(fù)荷變化時(shí)，依據(jù)SCR入口氮氧化物濃度，及時(shí)調(diào)整SOFA風(fēng)擋板開度。

4.6 氧量的調(diào)整優(yōu)化

低負(fù)荷時(shí)氧量稍高利于鍋爐燃燒穩(wěn)定，高負(fù)荷時(shí)氧量稍低利于降低風(fēng)機(jī)電耗。在保證鍋爐燃燒穩(wěn)定前提下，維持合適的氧量利于降低NOx的生成。500MW負(fù)荷以上氧量維持在3.0%左右，400～500MW負(fù)荷氧量維持在3.5%左右，350～450MW氧量維持在4.0%，300MW負(fù)荷以下氧量維持在4.5%左右。

4.7 吹灰的調(diào)整優(yōu)化

脫硝區(qū)域采用聲波吹灰器定期吹灰，蒸汽吹灰器作為備用。試驗(yàn)證明，為保證脫硝區(qū)域吹灰效果最佳，制定以下吹灰運(yùn)行方式：同層相鄰2臺(tái)聲波吹灰器為一組，反應(yīng)器兩側(cè)相對(duì)的2臺(tái)吹灰器為一組，組內(nèi)同時(shí)發(fā)聲清灰。每組聲波吹灰器吹灰時(shí)發(fā)聲10s，間隔40s下一組開始發(fā)聲。

4.8 嚴(yán)格控制煤質(zhì)

受煤炭市場供應(yīng)緊張的影響，電廠采取摻配摻燒的方式降低發(fā)電成本。很多時(shí)候煤源不穩(wěn)定，達(dá)不到設(shè)計(jì)煤種的要求。通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)入爐煤灰份高，煙氣含塵量增加，同等負(fù)荷時(shí)維持會(huì)增加噴氨量，不利于氮氧化物的控制。因此，要嚴(yán)格控制入爐煤灰份盡量不超過設(shè)計(jì)值。

5 結(jié)語

通過優(yōu)化運(yùn)行調(diào)整和控制入爐煤質(zhì)，在沒有其他技改投入情況下大幅降低了噴氨量，出口氮氧化物調(diào)節(jié)品質(zhì)明顯改善實(shí)現(xiàn)。在保證環(huán)保指標(biāo)的前提下，實(shí)現(xiàn)了節(jié)約氨氣和防止空氣預(yù)熱器堵塞的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。對(duì)推動(dòng)火電廠在綠色環(huán)保、高效節(jié)能的道路上持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

【參考文獻(xiàn)】

【1】楊永河.降低脫硝SCR入口氮氧化物濃度的技術(shù)措施[J].熱電技術(shù)，2018（3）：26-29.