SNCR脱硝技术在循环流化床锅炉上的应用

白昌先

(太原锅炉集团有限公司技术中心电力设计所，山西太原030021)

目前国内的能源消耗量随着经济的增长而增长，NOx排放量也将随之增加，若不有效地控制，势必给国内大气环境造成更加严重的污染。在燃煤电站NOx排放的控制方面，国内建立了一批烟气脱硝工程，不断加大NOx排放的控制力度，NOx排放的增长势头已基本得到了控制，NOx排放总量将不断降低。根据环保部门发布的GB13223—2011《火电厂大气污染物排放标准》，从2012年1月1日开始，国内所有新建火电机组NOx排放量要求达到100 mg/m3以下，为满足新标准及“十二五”减排要求，新建机组均必须同步建设脱硝装置，同时，现役机组的脱硝改造势在必行。

NOx排放控制有两种途径，一是控制原始的NOx的生成量;二是采用有效的烟气NOx脱除技术。

1 控制原始NOx的生成量

从源头上控制NOx的生成量是脱硝技术中最关键的因素。在循环流化床锅炉中，可以从以下几方面来控制原始NOx的生成。

1.1 设计合理的炉膛温度

NOx的生成主要来自煤中的挥发性N和焦炭N，占NOx生成量的70% ～80%。当炉膛温度升高至1 000℃时NOx的生成会显著增加。所以将炉膛温度设计在850～950℃，能有效地降低NOx的生成。

1.2 控制炉膛温度

炉膛温度设计合理，并有保护措施使温度稳定时炉膛上下温差低于10℃。煤的燃烧有一个稳定的温度场，防止温度发生突变，能有效地降低NOx的生成。

1.3 低氧高效燃烧

煤的燃烧需要一定量的过量空气，选用合适的过量空气系数，并保证锅炉的密封性(从结构上保证锅炉密封)，使炉膛处在一个较低氧环境下，降低NOx的生成。

高效燃烧需要锅炉的流化床有高的分离效率，将较细的颗粒捕捉回来多次燃烧，实现高效燃烧，同时带有空隙的灰颗粒也是NOx的还原剂，也能降低NOx的生成。

2 采用有效的烟气NOx的脱除技术

根据循环流化床锅炉自身的结构特点，决定了循环流化床锅炉选用选择性非催化还原(SNCR)脱硝技术更为合理。

2.1 脱硝效率高

旋风分离器是理想的SNCR还原剂喷入点，分离器入口烟温在800～950℃，恰好处于SNCR的最佳反应温度;烟气在分离器内的停留时间较长(一般为1.5～2.5 s)，烟气和还原剂溶液可以充分混合;分离器内烟气旋流强烈，有助于还原剂溶液的快速扩散;循环灰是富含多种金属氧化物的多孔介质，也是与NOx反应的催化剂。

2.2 其他优势

系统简单，占地少;还原剂选择范围较广;不需要任何催化剂;无SO2/SO3转化率问题;不增加烟气阻力。

3 脱硝系统的控制要点

按环保相关规定要求，采用单独的分散控制系统(DCS)。将锅炉尾部烟道的NOx作为反馈值，控制喷入炉内还原剂量，同时相应调整稀释水的流量，使得还原剂量加稀释水量等于喷枪喷射量并保持恒定，使得NOx质量浓度不高于100 mg/m3，氨逃逸质量浓度不高于8 mg/m3。系统整体处于自动模式下运行。锅炉负荷变动幅度大时，SNCR系统可处于手动模式下运行。

4 工程应用

脱硝系统应用在某电厂2台130 t/h循环流化床上，其设计基础资料见表1～2。

表1 锅炉煤质(设计煤种)Table 1 Boiler coal

4.1 系统组成和流程

SNCR脱硝系统由还原剂卸载与存储系统、还原剂输送系统、稀释水系统、混合分配系统、喷射系统和控制系统组成。

表2 锅炉主要特性参数Table 2 Boiler main characteristic parameter table

4.2 运行减排效果

4号炉 NOx原始排放值为26.8 kg/h，投运SNCR后NOx排放值为4.33 kg/h;5号炉NOx原始排放值为47.4 kg/h，投运SNCR后NOx排放值为

7.76 kg/h;4号炉NOx减排量(26.8－4.33)=22.47 kg/h;5号炉NOx减排量(47.40－7.76)=39.64 kg/h。每台炉年运行按7 200 h计，每年两台炉NOx减排量为(22.47+39.46)×7 200=447 192 kg。

4.3 对锅炉效率的影响

由于向分离器内喷入的水量大约0.35 t/h，对锅炉效率会产生一定的影响，影响效率约0.2%。

4.4 对烟风系统的影响

选择性非催化还原法脱硝系统从循环流化床锅炉炉膛出口直接喷入还原剂溶液，对系统阻力没有影响。

5 结束语

循环流化床锅炉NOX排放量通常情况在300 mg/m3以下。在循环流化床锅炉上采用SNCR脱硝技术，脱硝率可以达到70% ～80%，完全能满足当前小于100 mg/m3的环保排放要求。同时其具有投资省，占地小，对锅炉运行几乎无影响的优越性，对循环流化床锅炉是最理想的NOX控制达标排放方式，适合大面积推广。