導(dǎo)讀：國投晉城熱電有限公司一期2×300MW機(jī)組采用的BWb-1065/17.5-M型鍋爐，由北京巴布科克˙威爾科克斯有限公司生產(chǎn)?鍋爐為單爐膛平衡通風(fēng)、中間一次再熱、亞臨界參數(shù)、自然循環(huán)單汽包鍋爐。設(shè)計(jì)及校核煤種為無煙煤。采用“W”形火焰燃燒方式。
W型火焰鍋爐主要燃燒低揮發(fā)份煤種，因此它的爐膛結(jié)構(gòu)，燃燒器布置、送風(fēng)方式、粉風(fēng)配比等因素都按照符合低揮發(fā)份煤的燃燒特點(diǎn)來設(shè)計(jì)。
它的燃燒室由兩部分組成，上部是輻射爐室，下部為拱形的燃燒室，燃燒室的深度一般比輻射爐室大80%-120%，前面突出部分的頂部構(gòu)成拱體，煤粉氣流和二次風(fēng)噴嘴裝設(shè)在拱體上，下噴的煤粉氣流接受爐膛輻射對(duì)流換熱著火后向下伸展。在燃燒室下部的前后墻上布置有三次風(fēng)噴口，主要補(bǔ)充煤粉燃盡所需的其余空氣量，同時(shí)將下沖的火焰氣流沖折轉(zhuǎn)向上，沿爐室中軸線上升，從而形成W型火焰。輻射爐室的作用則是進(jìn)一步完成煤粉的燃燒，并使燃燒產(chǎn)物通過與受熱面之間的換熱后降到設(shè)定的爐膛出口溫度。
W型火焰鍋爐爐膛下部著火區(qū)域幾乎全部由耐火材料覆蓋形成絕熱層，爐膛最高溫度接近煤的理論燃燒溫度，溫度往往在1500℃以上，目的是保證難燃燒的無煙煤穩(wěn)定著火燃燒，同時(shí)為提高煤粉燃盡性能，運(yùn)行中又控制較高的省煤器出口氧量(4%～5%)，除了燃料型NOx受很高的燃燒溫度影響而大量生成外，熱力型NOx也在急劇增加，最終導(dǎo)致了NOx排放濃度居高不下。
目前煤粉爐中W型火焰鍋爐NOx的排放濃度最高，為1000mg/cm3～1500mg/cm3左右。燒煙煤的四角切圓鍋爐由于煙煤的揮發(fā)分含量高，同時(shí)煤的著火性好，燃燒過程中采用較低的空氣系數(shù)，爐膛溫度也較低，NOx排放濃度比W型火焰鍋爐降低了200mg/cm3～300mg/cm3。而循環(huán)流化床鍋爐燃燒溫度更低(850℃～900℃)，其NOx排放濃度都小于200mg/cm3。
基于以上原因，國投晉城熱電有限公司兩臺(tái)鍋爐脫硝系統(tǒng)及裝置，采用脫硝效率最高的選擇性催化還原法(SCR)，效率不小于85%。脫硝系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)入口NOx含量數(shù)值為1100mg/Nm3，脫硝反應(yīng)器出口處煙氣中NOx含量不大于165mg/Nm3，滿足國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)對(duì)W型火焰鍋爐的NOx排放量小于200mg/Nm3的要求。
1、SCR脫硝系統(tǒng)介紹
1.1、SCR脫硝原理
SCR技術(shù)是還原劑在催化劑作用下，選擇性地與NOx反應(yīng)生成N2和H2O，而不是被O2所氧化，故稱為“選擇性”。基本反應(yīng)方程式為：
1.2、SCR系統(tǒng)概述
兩臺(tái)W型火焰鍋爐還原劑使用液氨，液氨蒸發(fā)系統(tǒng)采用蒸汽加熱形式。每臺(tái)鍋爐配有兩臺(tái)SCR反應(yīng)器，每臺(tái)SCR反應(yīng)裝置設(shè)置二層蜂窩狀催化劑，并留有遠(yuǎn)景增加第三層催化劑的空間。脫硝裝置反應(yīng)器布置采用高灰布置方案，布置在省煤器和空預(yù)器之間、電除塵器入口煙道上方，并設(shè)置SCR煙氣全旁路系統(tǒng)。
煙氣脫硝裝置從布置上可分為氨區(qū)和SCR區(qū)，從系統(tǒng)功能上可主體分為脫硝劑存儲(chǔ)和供應(yīng)、脫硝反應(yīng)兩個(gè)系統(tǒng)。
脫硝劑存儲(chǔ)和供應(yīng)系統(tǒng)主要為脫硝反應(yīng)系統(tǒng)(SCR裝置)提供氨氣供脫硝反應(yīng)使用，包括液氨卸料壓縮機(jī)、液氨儲(chǔ)罐、液氨蒸發(fā)器、氣氨緩沖罐、氨氣稀釋罐、廢水池、廢水泵。廠外的液氨由液氨槽車運(yùn)至液氨卸料站，利用液氨槽車自身壓力、氨卸料壓縮機(jī)增壓的方式將液氨由槽車輸入至液氨儲(chǔ)罐內(nèi)儲(chǔ)存，依靠儲(chǔ)罐內(nèi)自身壓力或利用液氨供應(yīng)泵將液氨儲(chǔ)罐中的液氨輸送到液氨蒸發(fā)器內(nèi)經(jīng)蒸汽加熱蒸發(fā)為氨氣，并通過氣氨緩沖罐來穩(wěn)定其壓力后送達(dá)脫硝反應(yīng)區(qū)。液氨儲(chǔ)存及氣氨蒸發(fā)系統(tǒng)緊急排放的氨氣則排入氨氣稀釋罐中，經(jīng)水吸收后排入廢水池，再經(jīng)由廢水泵打至工業(yè)廢水池進(jìn)行集中處理。
脫硝反應(yīng)系統(tǒng)主要是由煙氣系統(tǒng)、氨、空氣混合系統(tǒng)、氨噴射稀釋系統(tǒng)、SCR反應(yīng)器、催化劑、吹灰及控制系統(tǒng)組成。氨氣和空氣在混合器和管路內(nèi)進(jìn)行稀釋、均勻混合后，通過氨噴射系統(tǒng)與煙氣在省煤器出口處接觸，經(jīng)靜態(tài)混合器與煙氣充分混合，進(jìn)入省煤器出口的兩個(gè)反應(yīng)器中，進(jìn)行脫硝反應(yīng)。當(dāng)脫硝反應(yīng)系統(tǒng)故障需停下檢修時(shí)，煙氣從100%煙氣旁路通過，確保鍋爐連續(xù)正常運(yùn)行。每臺(tái)機(jī)組的脫硝反應(yīng)區(qū)設(shè)置16臺(tái)聲波吹灰器。
2、SCR脫硝系統(tǒng)運(yùn)行中的注意事項(xiàng)
2.1、SCR反應(yīng)區(qū)吹灰器的運(yùn)行
a)運(yùn)行中反應(yīng)器內(nèi)催化劑會(huì)出現(xiàn)積灰，而出現(xiàn)堵孔現(xiàn)象，必須監(jiān)視催化劑層前后的壓差。當(dāng)反應(yīng)器的差壓比正常的差壓增加超過10%時(shí)，增加吹灰次數(shù)。嚴(yán)禁差壓>800Pa;
b)機(jī)組啟動(dòng)、運(yùn)行、停止過程，必須嚴(yán)格控制和調(diào)整燃燒，以降低進(jìn)入反應(yīng)區(qū)的可燃物，防止SCR區(qū)沉積可燃物而出現(xiàn)二次燃燒。在鍋爐停機(jī)前，務(wù)必投用吹灰一次，以免有飛灰附著在催化劑上，而鍋爐停爐后飛灰冷卻黏附在催化劑上;
c)鍋爐點(diǎn)火后進(jìn)行連續(xù)吹灰，程序控制;
d)當(dāng)SCR反應(yīng)塔入口煙氣溫度較底時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增加吹灰次數(shù)。
2.2、催化劑的運(yùn)行
催化劑設(shè)計(jì)溫度為313℃～420℃。為延長催化劑壽命，煙氣長期最低溫度為313℃，短期運(yùn)行最低溫度為280℃，短期運(yùn)行最長時(shí)間為10h，需要相同時(shí)間(10h在350℃以上)恢復(fù)催化劑活性。
SCR反應(yīng)器內(nèi)催化劑能滿足煙氣溫度不高于420℃的情況下長期運(yùn)行，同時(shí)能承受運(yùn)行溫度450℃(每次不低于5h，一年不低于3次)考驗(yàn)，而不產(chǎn)生任何損壞。
2.3、氨氣的防護(hù)
氨氣有劇烈的刺激和臭味，具有腐蝕性，濃度高的氨氣，會(huì)直接侵害眼睛，咽喉等部位，引起呼吸困難，支氣管炎，肺炎等，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致死亡。同時(shí)具有可燃性，氨的燃點(diǎn)是651℃，與空氣混合15%～28%(體積比)或與氧氣混合14.8-79%(體積比)時(shí)遇火源即刻爆炸。所以在就地操作時(shí)注意防護(hù)措施。
2.4、空預(yù)器的運(yùn)行注意事項(xiàng)
煙氣中含有SO2，設(shè)置在脫硝裝置下游的空預(yù)器冷端的工作溫度范圍，是有利于NH4HSO4的析出。它與煙中的飛灰粘在一起，粘附在空預(yù)器的傳熱元件上，從而導(dǎo)致空預(yù)器壓差的升高，所以運(yùn)行中要監(jiān)視空預(yù)器的前后壓差，加強(qiáng)空預(yù)器的吹灰。
W型火焰鍋爐主要燃燒低揮發(fā)份煤種，因此它的爐膛結(jié)構(gòu)，燃燒器布置、送風(fēng)方式、粉風(fēng)配比等因素都按照符合低揮發(fā)份煤的燃燒特點(diǎn)來設(shè)計(jì)。
它的燃燒室由兩部分組成，上部是輻射爐室，下部為拱形的燃燒室，燃燒室的深度一般比輻射爐室大80%-120%，前面突出部分的頂部構(gòu)成拱體，煤粉氣流和二次風(fēng)噴嘴裝設(shè)在拱體上，下噴的煤粉氣流接受爐膛輻射對(duì)流換熱著火后向下伸展。在燃燒室下部的前后墻上布置有三次風(fēng)噴口，主要補(bǔ)充煤粉燃盡所需的其余空氣量，同時(shí)將下沖的火焰氣流沖折轉(zhuǎn)向上，沿爐室中軸線上升，從而形成W型火焰。輻射爐室的作用則是進(jìn)一步完成煤粉的燃燒，并使燃燒產(chǎn)物通過與受熱面之間的換熱后降到設(shè)定的爐膛出口溫度。
W型火焰鍋爐爐膛下部著火區(qū)域幾乎全部由耐火材料覆蓋形成絕熱層，爐膛最高溫度接近煤的理論燃燒溫度，溫度往往在1500℃以上，目的是保證難燃燒的無煙煤穩(wěn)定著火燃燒，同時(shí)為提高煤粉燃盡性能，運(yùn)行中又控制較高的省煤器出口氧量(4%～5%)，除了燃料型NOx受很高的燃燒溫度影響而大量生成外，熱力型NOx也在急劇增加，最終導(dǎo)致了NOx排放濃度居高不下。
目前煤粉爐中W型火焰鍋爐NOx的排放濃度最高，為1000mg/cm3～1500mg/cm3左右。燒煙煤的四角切圓鍋爐由于煙煤的揮發(fā)分含量高，同時(shí)煤的著火性好，燃燒過程中采用較低的空氣系數(shù)，爐膛溫度也較低，NOx排放濃度比W型火焰鍋爐降低了200mg/cm3～300mg/cm3。而循環(huán)流化床鍋爐燃燒溫度更低(850℃～900℃)，其NOx排放濃度都小于200mg/cm3。
基于以上原因，國投晉城熱電有限公司兩臺(tái)鍋爐脫硝系統(tǒng)及裝置，采用脫硝效率最高的選擇性催化還原法(SCR)，效率不小于85%。脫硝系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)入口NOx含量數(shù)值為1100mg/Nm3，脫硝反應(yīng)器出口處煙氣中NOx含量不大于165mg/Nm3，滿足國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)對(duì)W型火焰鍋爐的NOx排放量小于200mg/Nm3的要求。
1、SCR脫硝系統(tǒng)介紹
1.1、SCR脫硝原理
SCR技術(shù)是還原劑在催化劑作用下，選擇性地與NOx反應(yīng)生成N2和H2O，而不是被O2所氧化，故稱為“選擇性”。基本反應(yīng)方程式為：
1.2、SCR系統(tǒng)概述
兩臺(tái)W型火焰鍋爐還原劑使用液氨，液氨蒸發(fā)系統(tǒng)采用蒸汽加熱形式。每臺(tái)鍋爐配有兩臺(tái)SCR反應(yīng)器，每臺(tái)SCR反應(yīng)裝置設(shè)置二層蜂窩狀催化劑，并留有遠(yuǎn)景增加第三層催化劑的空間。脫硝裝置反應(yīng)器布置采用高灰布置方案，布置在省煤器和空預(yù)器之間、電除塵器入口煙道上方，并設(shè)置SCR煙氣全旁路系統(tǒng)。
煙氣脫硝裝置從布置上可分為氨區(qū)和SCR區(qū)，從系統(tǒng)功能上可主體分為脫硝劑存儲(chǔ)和供應(yīng)、脫硝反應(yīng)兩個(gè)系統(tǒng)。
脫硝劑存儲(chǔ)和供應(yīng)系統(tǒng)主要為脫硝反應(yīng)系統(tǒng)(SCR裝置)提供氨氣供脫硝反應(yīng)使用，包括液氨卸料壓縮機(jī)、液氨儲(chǔ)罐、液氨蒸發(fā)器、氣氨緩沖罐、氨氣稀釋罐、廢水池、廢水泵。廠外的液氨由液氨槽車運(yùn)至液氨卸料站，利用液氨槽車自身壓力、氨卸料壓縮機(jī)增壓的方式將液氨由槽車輸入至液氨儲(chǔ)罐內(nèi)儲(chǔ)存，依靠儲(chǔ)罐內(nèi)自身壓力或利用液氨供應(yīng)泵將液氨儲(chǔ)罐中的液氨輸送到液氨蒸發(fā)器內(nèi)經(jīng)蒸汽加熱蒸發(fā)為氨氣，并通過氣氨緩沖罐來穩(wěn)定其壓力后送達(dá)脫硝反應(yīng)區(qū)。液氨儲(chǔ)存及氣氨蒸發(fā)系統(tǒng)緊急排放的氨氣則排入氨氣稀釋罐中，經(jīng)水吸收后排入廢水池，再經(jīng)由廢水泵打至工業(yè)廢水池進(jìn)行集中處理。
脫硝反應(yīng)系統(tǒng)主要是由煙氣系統(tǒng)、氨、空氣混合系統(tǒng)、氨噴射稀釋系統(tǒng)、SCR反應(yīng)器、催化劑、吹灰及控制系統(tǒng)組成。氨氣和空氣在混合器和管路內(nèi)進(jìn)行稀釋、均勻混合后，通過氨噴射系統(tǒng)與煙氣在省煤器出口處接觸，經(jīng)靜態(tài)混合器與煙氣充分混合，進(jìn)入省煤器出口的兩個(gè)反應(yīng)器中，進(jìn)行脫硝反應(yīng)。當(dāng)脫硝反應(yīng)系統(tǒng)故障需停下檢修時(shí)，煙氣從100%煙氣旁路通過，確保鍋爐連續(xù)正常運(yùn)行。每臺(tái)機(jī)組的脫硝反應(yīng)區(qū)設(shè)置16臺(tái)聲波吹灰器。
2、SCR脫硝系統(tǒng)運(yùn)行中的注意事項(xiàng)
2.1、SCR反應(yīng)區(qū)吹灰器的運(yùn)行
a)運(yùn)行中反應(yīng)器內(nèi)催化劑會(huì)出現(xiàn)積灰，而出現(xiàn)堵孔現(xiàn)象，必須監(jiān)視催化劑層前后的壓差。當(dāng)反應(yīng)器的差壓比正常的差壓增加超過10%時(shí)，增加吹灰次數(shù)。嚴(yán)禁差壓>800Pa;
b)機(jī)組啟動(dòng)、運(yùn)行、停止過程，必須嚴(yán)格控制和調(diào)整燃燒，以降低進(jìn)入反應(yīng)區(qū)的可燃物，防止SCR區(qū)沉積可燃物而出現(xiàn)二次燃燒。在鍋爐停機(jī)前，務(wù)必投用吹灰一次，以免有飛灰附著在催化劑上，而鍋爐停爐后飛灰冷卻黏附在催化劑上;
c)鍋爐點(diǎn)火后進(jìn)行連續(xù)吹灰，程序控制;
d)當(dāng)SCR反應(yīng)塔入口煙氣溫度較底時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增加吹灰次數(shù)。
2.2、催化劑的運(yùn)行
催化劑設(shè)計(jì)溫度為313℃～420℃。為延長催化劑壽命，煙氣長期最低溫度為313℃，短期運(yùn)行最低溫度為280℃，短期運(yùn)行最長時(shí)間為10h，需要相同時(shí)間(10h在350℃以上)恢復(fù)催化劑活性。
SCR反應(yīng)器內(nèi)催化劑能滿足煙氣溫度不高于420℃的情況下長期運(yùn)行，同時(shí)能承受運(yùn)行溫度450℃(每次不低于5h，一年不低于3次)考驗(yàn)，而不產(chǎn)生任何損壞。
2.3、氨氣的防護(hù)
氨氣有劇烈的刺激和臭味，具有腐蝕性，濃度高的氨氣，會(huì)直接侵害眼睛，咽喉等部位，引起呼吸困難，支氣管炎，肺炎等，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致死亡。同時(shí)具有可燃性，氨的燃點(diǎn)是651℃，與空氣混合15%～28%(體積比)或與氧氣混合14.8-79%(體積比)時(shí)遇火源即刻爆炸。所以在就地操作時(shí)注意防護(hù)措施。
2.4、空預(yù)器的運(yùn)行注意事項(xiàng)
煙氣中含有SO2，設(shè)置在脫硝裝置下游的空預(yù)器冷端的工作溫度范圍，是有利于NH4HSO4的析出。它與煙中的飛灰粘在一起，粘附在空預(yù)器的傳熱元件上，從而導(dǎo)致空預(yù)器壓差的升高，所以運(yùn)行中要監(jiān)視空預(yù)器的前后壓差，加強(qiáng)空預(yù)器的吹灰。
