SCR脱硝技术在W火焰300MW锅炉上的应用

　　导读：国投晋城热电有限公司一期2×300MW机组采用的BWb-1065/17.5-M型锅炉，由北京巴布科克˙威尔科克斯有限公司生产?锅炉为单炉膛平衡通风、中间一次再热、亚临界参数、自然循环单汽包锅炉。设计及校核煤种为无烟煤。采用“W”形火焰燃烧方式。
　　
　　W型火焰锅炉主要燃烧低挥发份煤种，因此它的炉膛结构，燃烧器布置、送风方式、粉风配比等因素都按照符合低挥发份煤的燃烧特点来设计。
　　
　　它的燃烧室由两部分组成，上部是辐射炉室，下部为拱形的燃烧室，燃烧室的深度一般比辐射炉室大80%-120%，前面突出部分的顶部构成拱体，煤粉气流和二次风喷嘴装设在拱体上，下喷的煤粉气流接受炉膛辐射对流换热着火后向下伸展。在燃烧室下部的前后墙上布置有三次风喷口，主要补充煤粉燃尽所需的其余空气量，同时将下冲的火焰气流冲折转向上，沿炉室中轴线上升，从而形成W型火焰。辐射炉室的作用则是进一步完成煤粉的燃烧，并使燃烧产物通过与受热面之间的换热后降到设定的炉膛出口温度。
　　
　　W型火焰锅炉炉膛下部着火区域几乎全部由耐火材料覆盖形成绝热层，炉膛zui高温度接近煤的理论燃烧温度，温度往往在1500℃以上，目的是保证难燃烧的无烟煤稳定着火燃烧，同时为提高煤粉燃尽性能，运行中又控制较高的省煤器出口氧量(4%～5%)，除了燃料型NOx受很高的燃烧温度影响而大量生成外，热力型NOx也在急剧增加，zui终导致了NOx排放浓度居高不下。
　　
　　目前煤粉炉中W型火焰锅炉NOx的排放浓度zui高，为1000mg/cm3～1500mg/cm3左右。烧烟煤的四角切圆锅炉由于烟煤的挥发分含量高，同时煤的着火性好，燃烧过程中采用较低的空气系数，炉膛温度也较低，NOx排放浓度比W型火焰锅炉降低了200mg/cm3～300mg/cm3。而循环流化床锅炉燃烧温度更低(850℃～900℃)，其NOx排放浓度都小于200mg/cm3。
　　
　　基于以上原因，国投晋城热电有限公司两台锅炉脱硝系统及装置，采用脱硝效率zui高的选择性催化还原法(SCR)，效率不小于85%。脱硝系统运行时入口NOx含量数值为1100mg/Nm3，脱硝反应器出口处烟气中NOx含量不大于165mg/Nm3，满足国家环保标准对W型火焰锅炉的NOx排放量小于200mg/Nm3的要求。
　　
　　1、SCR脱硝系统介绍
　　
　　1.1、SCR脱硝原理
　　
　　SCR技术是还原剂在催化剂作用下，选择性地与NOx反应生成N2和H2O，而不是被O2所氧化，故称为“选择性”。基本反应方程式为：
　　
　　1.2、SCR系统概述
　　
　　两台W型火焰锅炉还原剂使用液氨，液氨蒸发系统采用蒸汽加热形式。每台锅炉配有两台SCR反应器，每台SCR反应装置设置二层蜂窝状催化剂，并留有远景增加第三层催化剂的空间。脱硝装置反应器布置采用高灰布置方案，布置在省煤器和空预器之间、电除尘器入口烟道上方，并设置SCR烟气全旁路系统。
　　
　　烟气脱硝装置从布置上可分为氨区和SCR区，从系统功能上可主体分为脱硝剂存储和供应、脱硝反应两个系统。
　　
　　脱硝剂存储和供应系统主要为脱硝反应系统(SCR装置)提供氨气供脱硝反应使用，包括液氨卸料压缩机、液氨储罐、液氨蒸发器、气氨缓冲罐、氨气稀释罐、废水池、废水泵。厂外的液氨由液氨槽车运至液氨卸料站，利用液氨槽车自身压力、氨卸料压缩机增压的方式将液氨由槽车输入至液氨储罐内储存，依靠储罐内自身压力或利用液氨供应泵将液氨储罐中的液氨输送到液氨蒸发器内经蒸汽加热蒸发为氨气，并通过气氨缓冲罐来稳定其压力后送达脱硝反应区。液氨储存及气氨蒸发系统紧急排放的氨气则排入氨气稀释罐中，经水吸收后排入废水池，再经由废水泵打至工业废水池进行集中处理。
　　
　　脱硝反应系统主要是由烟气系统、氨、空气混合系统、氨喷射稀释系统、SCR反应器、催化剂、吹灰及控制系统组成。氨气和空气在混合器和管路内进行稀释、均匀混合后，通过氨喷射系统与烟气在省煤器出口处接触，经静态混合器与烟气充分混合，进入省煤器出口的两个反应器中，进行脱硝反应。当脱硝反应系统故障需停下检修时，烟气从100%烟气旁路通过，确保锅炉连续正常运行。每台机组的脱硝反应区设置16台声波吹灰器。
　　
　　2、SCR脱硝系统运行中的注意事项
　　
　　2.1、SCR反应区吹灰器的运行
　　
　　a)运行中反应器内催化剂会出现积灰，而出现堵孔现象，必须监视催化剂层前后的压差。当反应器的差压比正常的差压增加超过10%时，增加吹灰次数。严禁差压>800Pa;
　　
　　b)机组启动、运行、停止过程，必须严格控制和调整燃烧，以降低进入反应区的可燃物，防止SCR区沉积可燃物而出现二次燃烧。在锅炉停机前，务必投用吹灰一次，以免有飞灰附着在催化剂上，而锅炉停炉后飞灰冷却黏附在催化剂上;
　　
　　c)锅炉点火后进行连续吹灰，程序控制;
　　
　　d)当SCR反应塔入口烟气温度较底时，应适当增加吹灰次数。
　　
　　2.2、催化剂的运行
　　
　　催化剂设计温度为313℃～420℃。为延长催化剂寿命，烟气长期zui低温度为313℃，短期运行zui低温度为280℃，短期运行zui长时间为10h，需要相同时间(10h在350℃以上)恢复催化剂活性。
　　
　　SCR反应器内催化剂能满足烟气温度不高于420℃的情况下长期运行，同时能承受运行温度450℃(每次不低于5h，一年不低于3次)考验，而不产生任何损坏。
　　
　　2.3、氨气的防护
　　
　　氨气有剧烈的刺激和臭味，具有腐蚀性，浓度高的氨气，会直接侵害眼睛，咽喉等部位，引起呼吸困难，支气管炎，肺炎等，严重时会导致死亡。同时具有可燃性，氨的燃点是651℃，与空气混合15%～28%(体积比)或与氧气混合14.8-79%(体积比)时遇火源即刻爆炸。所以在就地操作时注意防护措施。
　　
　　2.4、空预器的运行注意事项
　　
　　烟气中含有SO2，设置在脱硝装置下游的空预器冷端的工作温度范围，是有利于NH4HSO4的析出。它与烟中的飞灰粘在一起，粘附在空预器的传热元件上，从而导致空预器压差的升高，所以运行中要监视空预器的前后压差，加强空预器的吹灰。