王虎
齐鲁石化热电厂 山东省淄博市 255400
摘要：为了减少火电燃煤机组氮氧化物排放，本文介绍了循环流化床锅炉选择性非催化还原法以及脱硝系统原理和方法，针对该技术在CFB锅炉当中应用的问题进行分析，希望对该技术推广和应用提供帮助。
关键词：CFB锅炉；SNCR脱硝技术；问题；对策
我国每年进行大量煤炭燃烧，在煤炭燃烧过程中也产生和排放了氮氧化物，这些有害物质对人体以及动植物都造成危害，还会对臭氧层造成破坏。早在2011年我国发布了《火电厂大气污染物排放标准》，旨在解决火电厂燃煤污染物排放问题。本文分析了国产330MWCFB锅炉SNCR脱硝法，讨论该脱硝法工艺特征，分析了应用期间出现脱销效率低、氨水耗量大、氨逃逸浓度高问题，之后提出改变喷枪布置位置、喷枪雾化效果优化、锅炉低氮燃烧优化等方法，研究证实CFB锅炉SNCR脱销技术有着显著优势，通过脱销处理能够达到环保要求。
一、SNCR脱硝技术概述
当前火电燃煤机组烟气氮氧化物排放主要应用SCR法以及SNCR法进行控制，其中SNCR脱硝法无须使用催化剂，可在850-1150℃的烟气当中对一氧化氮直接还原，也就是将氨水、氨气、尿素稀释液等还原剂喷入炉塘区域，然后还原剂分解成氨气，并且和氮氧化物反应生成水和氮气。在无催化剂作用下氨基还原剂能够还原成烟气中的一氧化氮，这种方法把炉塘或者尾部烟道作为反应器，对反应条件要求较高[1]。
整体来看，SNCR脱硝技术的运行维护成本低、投资少、改造工程量小，可以和其它脱销技术同时使用，所以在火电厂脱硝改造当中得到较多应用。SNCR脱硝技术在煤粉炉应用时会受到炉膛尺寸、停留时间、反应温度条件等因素影响，并且还原剂利用率偏低，整体脱硝效率不足40%。SNCR脱硝技术用于CFB锅炉后，这种锅炉具有氮氧化物排放少的特点，实践证实SNCR脱硝技术用于CFB锅炉时脱硝效率至少达到75%，能够达到环保要求。
二、330MWCFB锅炉脱硝系统介绍
某国内330MWCFB锅炉SNCR脱硝系统将20%浓度氨水作为还原剂，该锅炉基本特征主要如下：
（一）锅炉特点和脱销喷枪安装位置
该330MWCFB锅炉为H型结构，锅炉两侧设置四个分离器，每个分离器配备一个外置床，并且露天布置单气包。锅炉设计燃烧贫煤低位发热量14.95兆焦耳/千克，该锅炉安装了SNCR脱硝系统，喷枪设置在四个分离器入口水平烟道位置，并且每个分离器设置六支喷枪。
（二）330MWCFB锅炉SNCR脱硝系统流程
锅炉脱销系统主要设计参数如下：原始氮氧化物排放浓度按照250毫克/立方米计算，氨氮比按照1.5设计，还原剂耗量设计为900千克/小时，脱销速率70%，脱硝反应区温度设置为850-950℃。脱销系统的四个组成部分分别为卸车系统、稀释混合计量系统、氨水存储供应系统、喷氨系统，还原剂采购入场之后通过卸氨泵卸载运往氨水存储罐，之后从输送泵泵出和稀释水泵送出的除盐水混合，稀释之后再次通过管道运输到炉前，经过喷氨系统喷入分离器入口，实现烟道烟气脱销还原反应[2]。
三、SNCR脱硝系统存在问题和对策
（一）氨水耗量偏大问题
在脱硝系统投运初期，高负荷运转过程中氨水消耗量较大，并且发现锅炉原始氮氧化物排放在燃烧过程中工况波动较大，比原设计值50毫克/立方米高，最高达到350毫克/立方米。控制相同排放指标时氨水消耗量更大，所以进行CFB锅炉燃烧优化。
在确保锅炉运行的前提下调整锅炉运行氧量、上下二次风分配、一二次风配比，让氮和氧反应成为燃料型氮氧化物的量得到控制，由此在源头上减少锅炉氮氧化物排放值。锅炉的脱硝效率和运行氧量关系密切，处于250MW负荷条件下让脱销系统处于相同运行条件，锅炉燃烧期间随着运行氧量的下降，氮氧化物排放值开始降低，脱硝效率提升。
脱销系统设计稀释后入炉氨水浓度为5%，运行过程中锅炉负荷超过250MW，该浓度合理，如果负荷下降到250MW之内，依然按照5%浓度控制发现还原剂消耗量没有显著下降，并出现氮氧化物指标失控情况[3]。
通过调试对比，降低氨水量并且不提升稀释水量会导致总入炉氨水容量下降，影响氨水溶液在烟道内部的扩散，并且烟气混合均匀性和还原剂效果下降，对脱硝产生不利影响。在确保氨水溶剂量前提下，合理减少氨水耗量，提升稀释水比例可以达到良好脱销效果，并且浓度氨水耗量也下降20%。
（二）脱硝效率偏低问题
在系统投运期间出现了脱硝效率偏低情况，仅为40%-50%，未能达到设计值70%要求，并且相比同类工程脱硝效率很低存在着低负荷运转情况。通过现场研究发现问题在于喷枪布置位置不合理，这是由于原有喷枪位置布置主要考虑水平烟道较长和积灰情况，所以喷枪的位置偏高，设置成对冲形式。通过喷枪布置位置的优化设计，采取同截面错列对冲布置，并且将一支喷枪设置在水平烟道顶部，由此全面覆盖烟道截面还原剂，确保喷入验到还原剂充分混合烟气，通过这种布置方法脱硝效率达到70%以上，并且节约了还原剂耗量。
（三）氨逃逸偏高问题
SNCR脱销期间如果不能充分利用还原剂会出现氨逃逸问题，根据我国相关规范，氨逃逸浓度不得超过8毫克/立方米，氨气是一种高挥发性和有毒物质，氨逃逸会导致环境污染问题，并且出现氨逃逸问题还会和烟气中的三氧化硫结合形成硫酸氨或者硫酸氢氨，之后附着在烟道尾气的空预器表面，导致堵塞甚至腐蚀问题，因此SNCR脱硝系统氨逃逸必须控制。在试运行过程中，氨逃逸量不稳定，波动区间为4-10毫克/立方米，还存在着超标情况，并且存在脱销效率低的问题，解决措施如下：
一方面，喷枪雾化空气压力较低，原喷枪设计雾化空气压力为0.45MPa，而实际检查发现仅为0.25MPa，原因在于雾化空气管道入口滤网受到堵塞，雾化空气压力偏低、流量偏小使得喷枪雾化效果下降，还原剂无法充分混合烟气，还有部分还原剂与烟气共同排放导致，氨水耗量大以及氨逃逸量增加[4]。
另一方面，对于喷枪枪头堵塞问题，在系统运行过程中检查了部分喷枪，发现存在堵塞情况，由此影响了喷枪雾化效果和脱硝效果。经过现场研究发现，主要由于系统管道内部残留物与氨水携带杂质混合，后期需要进一步控制氨水品质以及系统管道排污情况，每周对喷枪雾化效果进行检查。
结束语：
综上所述，CFB锅炉SNCR脱硝系统运行期间合理选择喷枪布置位置、控制氨水稀释浓度以及喷枪雾化效果都是主要影响因素，并且CFB锅炉的氮燃烧特征可在锅炉燃烧期间优化，进而在源头上控制氮氧化物生成量，节约脱销成本，推动我国工业向着绿色化方向发展。
参考文献：
[1]刘春宇.CFB锅炉中SNCR法烟气脱硝技术的应用[J].设备管理与维修，2017，22(19):5-6.
[2]金森旺，吴芳，孙献斌.床温及SNCR脱硝对CFB锅炉NOx和N2O排放影响的试验研究[J].热力发电，2020，49(5):104-110.
[3]张伟强，刘冠杰，张庆.基于高温烟气下CFB锅炉的SNCR脱硝工艺优化研究[J].工业加热，2020，49(6):16-18.
[4]赵强，向轶，冷健.SNCR脱硝技术在中高温分离器型循环流化床锅炉上的运行分析[J].工业炉，2020，42(1):41-45.