联合脱销技术在燃煤锅炉脱销改造中的应用

摘 要：随着科学技术的发展，各行业各领域对环境造成的压力不断增大，环保标准和强度也不断得到提高，电力企业作为能源行业的先驱，自然对环境的改善与治理有不可推卸的责任，因此越来越多的电力企业开始对燃煤锅炉的脱硝改造项目投入时间和精力，希望能够在此领域有所突破。发展至今，已经有SNCR和SCR两类比较成型的脱销技术开始在改造项目中发挥实际作用，根据实际情况进行选用。多数电力公司已经开始结合自身设备的特点，联合运行脱销技术，着手制定符合自身实际情况的方案并加以实施，为煤炭锅炉进一步向前发展，做出了不可磨灭的贡献。本文在概述脱销技术选择的基础上，对于改造实施的特点以及后期效果评价进行了浅要的分析。

关键词：脱销技术；脱销改造；燃煤锅炉

引言：

就我国整体经济面貌而言，自改革开放以来，经济呈现了良好的持续性增长，并且速度十分惊人，经济总量等各方面的综合实力都已上升一个层次，但高速的经济增长到来的代价，就是日趋严峻的环境压力，这也成为目前政府部门重点关注的领域。面对严峻的环保形势，我国在九十年代初制定了第一部与火电企业有关的标准规范，在此后的二十年间，经历了两次重要的修改，排放标准逐步趋近严格，形成了当今的《火电厂污染物排放标准》。在电力企业排放物中，硫化物的防止最为严苛，因此各新兴的发电厂都对脱硫技术做了严格的控制，同时对于氮化物的排放问题也相当重视。此后颁布的一系列规范中，明确规定了第三时段火力发电锅炉须预留烟气脱除氮氧化物装置空间，不仅如此，《火电厂大气污染物排放标准》（GB 13223-2011）NOX重点地区限值小于100 mg/m3，此限制值也会已经是当前低氮燃烧技术所能达到的极限，若想进一步得到提升，必须就系统进行改造，安装烟气脱硝系统。基于以上原因，加上国家环保规定的日趋严格，各热电公司开始实施烟气脱硝工程，给电力企业获得政府及社会认同打下了良好的基础，也为中国的环保事业做出了表率作用。

1 脱硝技术比较与选择

经过几年的发展与研究，目前运用比较广泛、体系比较成熟的烟气脱硝技术主要集中在SCR和SNCR两种工艺上。从原理上讲，SCR和SNCR这两种在化学反应上几乎没有据别，都是通过在烟气中喷入还原剂、尿素或者氮，在合适的温度情况下，与烟气中的氮化物发生还原反应，最后将氮化物转化成氮气和水蒸气。不同的条件就在于温度，通常情况下，SNCR是在八百到一千二百度的高温情况下有选择的进行还原反应，而SCR不同，是在三百到四百度的区域范围内，低温加上催化剂作用，完成选择性还原反应。基本的反应公式为：4NH3+4NO+O24N2+6H2O。和不采用催化剂进行反应的SNCR工艺相比较，SCR在催化剂的帮助下具有两个方面的优势，一方面是对脱硝率的影响，有了催化剂的帮助可以将其提升到最高，另一方面就是对选择性还原反应的环境进行了改良，使得其在温度较低的区域也能完成反应。但有利必有弊，这两方面的巨大优势也使得在成本投入和运行费用方面，SCR也全面的超越了SNCR。经过探索和研究发现，如果想达到全面应用氮氧化物低燃烧的技术，SCR和SNCR这两种技术共同作用，完成脱销，能够在初投资费用相当的情况下，显著的减少运行费用，有效的做到成本控制。就目前年代相对久远的老机组而言，这种方式是在经济和适用性两方面都比较合适的选择，因此这种脱销方法也逐渐流行起来。实践证明，确实行之有效。

2 脱销改造的实行

脱销改造是多工序，多方面的改造过程，需要在许多领域做出努力，才能从根本上实现脱销改造。

2.1 燃烧器的改造

目前国内的煤炭普遍具备易于燃烧的特性，为了能够再次基础上同时兼顾氮氧化物的排放量控制以及飞灰可燃物含量的控制，急需对燃烧器进行适当的改造。多数燃烧器在改进之后采取了燃料二次燃烧的技术，使得燃烧器具备了四个方面的特点。首先，每个角都装有数个二次风的喷口，3层一次风喷口，2层乏风喷口。顺序自下而上排序为二次风、一次风、二次风、一次风、乏气风、乏气风、一次风、下层OFA及上层OFA。第二，3层一次风的喷口技术采用了可调撞击式水平浓淡直流燃烧器，使得下层的燃烧器喷口带有稳定燃烧钝体。第三点，每个一层乏气喷口都对应了一台钢球磨煤机，磨煤机停运时，开启冷却风。第四点，就是将燃烧系统分为三个高度区域，每层高度都有未经充分燃烧的煤粉进行复燃，最后使得未完全燃烧产物在1.15的过剩空气系数下完成充分燃烧。经过测试，锅炉无论在氮氧化物还是锅炉额定负荷下的效率都要比改造前有显著的提升。

2.2 SNCR脱销的改造

SNCR技术的改造是基于燃烧器改造之上的新工艺。从系统结构上来看，SNCR主要包含了尿素溶液配制、在线稀释、喷洒和监控四个基本的部分。这些部分分别承担起了储存、溶液配制和储存、稀释适合氮氧化物排放量的浓度、喷射层的尿素溶液分配、物化喷洒与计量以及监控整个过程中线氨与氮氧化物的分析情况。尿素溶液喷射器喷嘴选用双流体物化墙，所有的墙式喷射器配有推进与缩回机构，每层喷射器可单独控制。每层喷射器母管均配有一个供液压力监测表和溶液流量计量表。

2.3 SCR的改造

基于SNCR之上，有衍生出了SCR的改造工艺。受到锅炉尾部烟道的限制，想在尾部通过加装旁路烟道的方法来设置氨区很难实现，SCR技术就是对高温段的省煤器进行调整和换代，将光管换成了H式省煤器，在省煤器换热量不变的前提之下缩小了体积，为催化剂的安装节省了体积。

3 脱销技术的效果评价

从成本的角度出发，本组锅炉在尿素使用量方面约为每小时150公斤。锅炉负荷低于80%时，尿素用量将降低至每时80公斤左右。按全年满负荷工况运行时间3600小时，80%以下负荷运行时间4000小时计算，全年单台炉尿素耗量约860吨。按尿素单价2500元计算，全年尿素消耗成本约215万。水电的成本费用大概每年20万元左右。总计235万的运行成本，比为改造前有所上升，但就改造效果而言，完全在可以接受的范围之内。

4 结语

环保形势的日益严峻必将使得锅炉脱销改造技术成为一种必然趋势，在这种大环境下，如何选择合理的改造手段已经成为了当下亟待解决的关键性问题，随着SNCR、SCR以及新型燃烧器等各种脱销技术的成熟，相信不仅能在效果上取得前所未有的突破，在节约改造费用上也将取得良好的进展。只有将实际的实用性和经济性并重，共同向前发展，才能推动燃煤锅炉在火电企业中的地位，使之向着正确、良好的方向发展。

参考文献

[1]热电分公司.锅炉SCR脱销改造可行性研究报告[S].2007.

[2]朱全利.锅炉设备及系统[M].北京：中国电力出版社.

作者简介：马燕（1977-）女，工程师，大学本科，现任国华北京热电发电部燃料化验班班长。