热电厂脱硝技改及运行情况

摘要　本文介绍珠江啤酒股份有限公司热电厂NOx达标排放技术改造，包括低NOx燃烧系统改造和选择性非催化还原（SNCR）脱硝改造。说明改造后运行情况，分析其技术特点。NOx排放浓度小于400mg/m3，改造后效果明显。

关键词　低NOx燃烧；选择性非催化还原（SNCR）脱硝；NOx排放

中图分类号X773 文献标识码A 文章编号　1674-6708（2013）83-0052-02

0　引言

氮氧化物是燃煤电站排放的主要污染物之一，也是大气的重要污染物之一，会形成硝酸型酸雨和破坏臭氧层等。2009年8月广东省颁布的新地方标准《火电厂大气污染物排放标准》（DB44/612-2009），对新旧机组的最高允许排放浓度都作出了详细的规定。随着环保制度的严格，对电站锅炉NOx的控制日益严格。另一方面，针对NOx的排污收费已经开始，电厂需按排放量每年支付大量NOx排污费用。因此采取必要的措施，控制燃煤电厂锅炉的NOx排放，尤其是老电厂的升级改造，对于推行洁净生产和改善大气环境质量具有重要意义。

1　改造前情况及存在问题

为迎接2010年广州亚运会召开，需升级改造锅炉为珠啤热电厂#2、#3煤粉锅炉，型号B&WB75-5.3-M。制粉系统为中速磨直吹式，采用正四角直流式煤粉燃烧器，燃烧器排列方式为二、一、二、二、一、二。锅炉原燃烧器未采用低NOx燃烧技术，锅炉的NOx排放浓度不能满足新的环保标准要求。为了节能减排，进一步降低NOx的排放浓度，经过大量调研、试验及计算，2#、3#锅炉烟气脱硝技改项目最终采用低氮燃烧技术与炉内选择性非催化还原（SNCR）脱硝技术相结合的方式对锅炉烟气进行脱硝处理。

#2、#3锅炉燃烧器改造前NOx排放浓度为600mg/Nm3～1　000mg/Nm3，随煤种和锅炉运行状况变化。存在的问题：

1）一次风率过高。挥发份NOx的生成量主要取决于一次风量的大小，一次风率较高时，煤粉着火和挥发份燃烧阶段氧浓度较高，挥发份NOx大量生成，降低一次风率可以大幅降低挥发份NOx的生成，对于燃用烟煤燃烧器，若不加控制，挥发份NOx会大量生成，成为NOx的主要来源。一次风率过高还会推迟煤粉着火，导致锅炉低负荷稳燃能力差，飞灰含碳量升高。现燃烧器一次风率设计值为38%，对NOx控制和着火稳燃极为不利；

2）改造前锅炉燃烧器采用传统均等配风，没有低NOx燃烧技术措施，也未采用任何烟气脱硝技术，NOx排放必然较高。

2　低氮燃烧改造

低NOx燃烧改造采用上下浓淡燃烧技术，将一次风分为浓淡两股，解决改前燃烧器一次风率设计值偏高的问题，抑制挥发份NOx生成；同时采用空气分级燃烧技术，设2层SOFA风（燃尽风），抑制燃烧后期NOx生成。为了提高燃烧效率，一次风喷口采用强化着火喷嘴。

一次风浓、淡侧喷口均设波形钝体，在钝体后形成一回流区回流高温烟气，强化着火，使得煤粉更多燃烧过程在与周围二次风混合前燃烧，抑制燃烧初期挥发份NOx生成。同时强化着火可以提高燃烧效率。

采用空气分级燃烧技术将炉膛燃烧区域分成两部分，减少下部一次燃烧区域配风，使得煤粉燃烧初期处于欠氧条件，NOx生成得到抑制，在燃烧器上部一定高度处布置分离式火上风（SOFA），保证煤粉燃尽。

SOFA喷口设摆动机构，可以上下摆动15°以适应燃料煤种变化。正常运行时，投运一层SOFA风，另一层保留一定的冷却风量即可保证炉膛送风，当燃用难燃尽煤时，投运下层SOFA风，及早补入燃烧用风，保证燃尽；当燃用煤种容易燃尽时，投上层SOFA，保证燃尽的同时可以将NOx控制得更低。

原有制粉系统和送粉系统不改动，各燃烧器维持一、二次风量、风速、风温不变，SOFA引自热风箱，其风速和风温与二次风相同，改造后一次风率20.31%，二次风率54.07%（淡侧一次风算作二次风）

3　SNCR改造

为了达到较高的脱硝率，仅仅用低氮燃烧改造有时还无法完全满足新的环保要求，仍需结合选择性非催化还原（SNCR）脱硝技术。

SNCR脱硝技术利用尿素做还原剂，将干尿素和溶解水在溶解罐内配制成40%浓度的尿素溶液，经过滤由泵送入尿素浓溶液储罐。储罐输出特定浓度的尿素溶液，该尿素溶液在炉前与稀释水混合配制不同浓度的尿素溶液以满足锅炉不同负荷的要求。配制稀释好的尿素溶液将送到2个喷射区喷射器，喷射器分组成组控制。喷射所需的雾化介质采用压缩空气。尿素溶液经由喷射器喷入炉内与烟气混合进行脱除NOx的氧化还原反应。每台锅炉喷射器设置两层：下层在锅炉侧墙各设置2根喷射器；上层在锅炉前墙设置4根喷射器，两侧墙各设置1根喷射器。每台锅炉各设置10根喷射器。

4　改造后运行情况及效果

低氮燃烧改造后拉长了炉膛火焰，适当降低了燃烧器区域温度，炉膛各标高平均火焰温度基本不超过1　400　℃，有效抑制热力型NOx的生成。炉膛出口温度与改前相同，不影响过热蒸汽温度。炉内空气动力场组织合理，射流不贴壁，SOFA射流刚度适中，能够保证与主气流的混合，整个炉膛截面都维持一定的氧浓度，保证了煤粉的充分燃尽。在保证燃尽风实现空气分级燃烧的条件下，主燃烧区一、二次各配风因素变化对NOx排放浓度影响微弱。

SNCR系统的投运对主汽温度和排烟温度几乎没有影响。正常运行时，只投运一层喷射器，根据炉膛温度检测决定投运哪一层，适合脱硝反应的“温度窗口”为　900℃～1100℃，若炉膛温度高于设定值，可考虑切换到上层喷射器投运。若炉膛温度低于设定值，可考虑切换到下层喷射器投运。经热态实验总结，50t/h负荷以上时投用上层喷射器，设定入炉尿素流量为0.56m3/h有较好的运行效果；50t/h～70t/h负荷时，可设定入炉尿素浓度为8%～10%，70t/h以上负荷时，可设定入炉尿素浓度为5%。

经低氮燃烧技术及SNCR技术改造后，脱硝综合效率达到≥65%的设计标准，脱硝后NOx排放浓度

5　结论

为满足日益严格的环保法规标准，在电厂通过利用低氮燃烧技术，同时结合SNCR技术，对电厂烟气进行脱硝改造，可有效提高烟气脱硝效率在65%以上，达到最新环保要求，尤其在老电厂改造中性价比及效果显著。

参考文献

[1]郝吉明，马广大，等编著.大气污染控制工程.高等教育出版社.

[2]李晓芸，赵毅，王修彦编著.火电厂有害气体控制技术.

[3]HJ563-2010　火电厂烟气脱硝工程技术规范选择性非催化还原法.