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1、CFB锅炉SNCR脱硝技术常见问题及对策我国是世界上主要的煤炭生产和消费国,NOx是煤炭燃烧产生的主要大气污染物之一,NOx对人体､动植物有损害作用,是形成酸雨､酸雾的主要原因之一,与碳氢化合物形成光化学烟雾;同时亦参与臭氧层的破坏｡据国家统计局数据,2013年全国NOx排放总量已经达到2227万t,火电厂锅炉在燃烧过程中产生的NOx占大气中总排放量的35%~40%｡可见火电燃煤产生的NOx对大气污染严重｡为应对环境问题,2011年9月中旬我国发布了新的《火电厂大气污染物排放标准》,严格控制火电厂燃煤污染物排放,其中在役CF
2、B机组NOx排放低于200mg/m3(6%O),新建CFB机组执行100mg/m3(6%O)的标准｡目前,对火电燃煤机组烟气NOx排放控制技术主要有选择性催化还原法(SCR法)､选择性非催化还原法(SNCR法)和SCR+SNCR联合脱硝法｡本文主要介绍SNCR法｡SNCR脱硝法是一种不使用催化剂,在850~1150℃烟气中直接还原NO的工艺｡SNCR法中将还原剂如氨气､氨水､尿素稀溶液等喷入炉膛温度为850~1150℃的区域,还原剂迅速热分解出NH3并与烟气中的NOx反应生成N2和H2O｡在无催化剂作用下,氨或尿素等氨基还原
3、剂可选择性地还原烟气中NO｡该方法是以炉膛或尾部烟道为反应器,应用于CFB锅炉时通常以分离器入口水平烟道为反应器,并对反应条件有较高的要求｡由于SNCR脱硝技术具有投资少､改造工程量小､运行维护成本低､容易联合其他脱硝技术同时使用等特点,因而在火电厂脱硝改造中得到了一定程度的应用｡SNCR脱硝技术应用于煤粉炉时,受炉膛尺寸､反应温度条件､停留时间等因素影响,还原剂利用率低,SNCR的脱硝效率一般低于40%｡但是当SNCR脱硝技术应用于CFB锅炉时,由于该锅炉独特的燃烧方式和低NOx燃烧特性,可取得令人满意的效果,满足环保要求
4、｡实际工程应用也表明,当SNCR脱硝技术应用于CFB锅炉时,其脱硝效率可达到75%以上｡笔者以国内某330MWCFB锅炉SNCR实际应用工程为例,针对该系统常见的问题进行分析并提出解决方案｡1某330MWCFB锅炉脱硝系统介绍国内某工程330MWCFB锅炉SNCR脱硝系统还原剂采用20%浓度氨水,该锅炉基本特点和脱硝系统特点简述如下｡1)锅炉特点及脱硝喷枪安装位置该锅炉系国内首台具有完全自主知识产权的330MW级CFB锅炉,锅炉为“H”型结构,4个分离器布置于锅炉两侧,每个分离器带一个外置床;单汽包､自然循环,露天布置｡锅炉
5、设计燃用当地贫煤,低位发热量14.95MJ/kg,该锅炉于2014年安装了SNCR脱硝系统,脱硝系统喷枪布置于4个分离器入口水平烟道的位置,每个分离器布置6支喷枪,共计24支喷枪,锅炉总图及脱硝系统喷枪安装位置如图1所示｡2)330MWCFB锅炉SNCR脱硝系统流程该脱硝系统主要设计参数为:锅炉原始NOx排放浓度以250mg/m3计算,氨氮比(NSR)按照1.5设计,还原剂耗量(20%浓度氨水耗量)设计值为900kg/h,设计脱硝效率70%,脱硝反应区温度850~950℃｡脱硝系统工艺流程如图2所示,脱硝系统主要由卸车系统､
6、氨水储存供应系统､稀释混合计量系统及喷氨系统4个部分组成｡还原剂从厂外采购进场,然后通过卸氨泵卸载进入氨水储存罐,由输送泵泵出,与稀释水泵送出的除盐水在线混合稀释并计量后,通过管道输送至炉前,通过喷氨系统喷入分离器入口烟道烟气中进行脱硝还原反应(喷枪设置雾化风和冷却风)｡2SNCR脱硝系统存在问题及对策分析系统试运行主要试验数据对比见表1｡2.1氨水耗量偏大的问题1)脱硝系统投运初期,在高负荷时发现氨水消耗量偏大｡经测试发现,锅炉原始NOx排放随燃烧工况波动较大(主要是氧量),高出原设计值约50mg/m3,最高时达到350m
7、g/m3｡控制同样的排放指标,需要消耗更多的氨水｡基于此,对CFB锅炉进行了燃烧优化调整,在保证锅炉正常运行前提下,对锅炉运行氧量､一二次风配比､上下二次风分配进行了调整,保证了CFB锅炉炉膛密相区的还原性气氛,使得氮与氧反应生成燃料型NOx的量得到有效控制,从而在源头降低了锅炉NOx排放值｡锅炉运行氧量与脱硝效率的关系(250MW负荷,其他条件相同)如图3所示,在250MW负荷时,保持脱硝系统运行条件相同,锅炉燃烧侧改变氧量运行;随着运行氧量的降低,NOx排放值逐渐降低,脱硝效率逐渐升高｡2)脱硝系统设计稀释后入炉氨水浓度
8、约5%,实际运行发现锅炉负荷大于250MW时该浓度基本合适;但是当负荷降低至250MW以内时,如果仍然按照稀释至5%浓度控制,还原剂消耗量并未有明显降低｡相反大幅降低氨水量,则NOx指标失控｡经过调试对比发现,只降低氨水量不提高稀释水量,造成总的入炉氨水溶液量降低｡这不利于氨水溶液在烟道内
