不同脱硝喷枪在CFB锅炉SNCR工程中的应用

北极星环保网讯:根据“十二五”发展规划要求，加快循环流化床锅炉氮氧化物控制与削减技术应用与推广，积极推进烟气脱硝工程建设已迫在眉睫。循环流化床锅炉可选用SNCR、SCR、SNCR-SCR脱硝技术，其中采用SNCR技术有其得天独厚的优势:循环流化床锅炉NOx初始排放浓度较低;锅炉工作温度满足SNCR的反应温度窗口要求;并且旋风分离器中的烟气流速高达15～25m/s，可与喷入的氨进行较好的混合并具备较长的停留时间。

以上优势使得SNCR脱除氮氧化物的效率突破了传统的认识，即不再局限于50%以内的脱硝效率。福斯特惠勒已对国内外20余台循环流化床锅炉进行了SNCR改造，通过在分离器中喷入适量的氨，可实现高达50%～70%的脱硝效率，其中美国JEA电厂的2台300MW机组SNCR脱硝改造NOx的排放值降至＜74mg/Nm3。

SNCR脱硝技术是一种经济有效的氮氧化物(NOx)控制技术，但在实际应用中NOx的脱除效率远低于理论上及实验室可以达到的效率(＞80%)，且存在未反应完全的NH3，存在逃逸。这主要由于SNCR反应过程中，反应温度、反应时间、氨氮比、混合程度等因素影响SNCR脱硝效率。

SNCR喷枪作为最主要的脱硝设备，其性能直接影响脱硝效率:喷枪必须在合适的温度下使还原剂溶液快速蒸发，并使还原剂分布均匀、满足反应时间需求。因此，循环流化床锅炉SNCR工程中对喷枪参数有严格的要求。本研究通过理论数值模拟计算与实际工程实验相结合的方式，对不同雾化粒径喷枪在CFB锅炉中的使用性能展开研究。

1、实验研究

以广东某纸厂的CFB锅炉为研究对象，该锅炉为济南锅炉集团有限公司生产的YG-75/3．82-MI型循环流化床锅炉，锅炉额定蒸发量75t/h，设计烟气量105000Nm3/h，分离器入口设计温度800～900℃。

1.1物理模型

本锅炉燃烧系统由炉膛、旋风分离器和返料器组成。预热后一次风由锅炉底部的水冷布风板均匀进入炉膛，燃煤和石灰石经炉前螺旋给煤机送入燃烧室。二次风约占总空气量的50%，分3层21个喷口布置，炉温控制在800～900℃。含灰烟气分成2股进入分离器，分离器顶部出口烟气经过热器进入尾部烟道。基于锅炉设计资料，建立了工程锅炉的物理模型，具体的锅炉结构见图1。

本次脱硝改造为技改工程，现场条件对新增设备的限制较大。根据锅炉实际烟气温度分布情况，结合工程实施经验，考虑在每个旋风分离器进口烟道布置3支喷枪，单台锅炉共配置6支喷枪。

1.2、数学模型

根据锅炉实际实时监控数据，循环流化床锅炉在不同负荷下，对应的分离器内部温度在834～967℃范围内，满足SNCR的反应窗口要求。因此，本研究主要通过数值模拟分析分离器入口处的混合效果，并以混合效果表征SNCR反应是否完全。

研究中以非预混PDF模型进行煤粉模拟燃烧，用以仿真锅炉内部燃烧及温度分布状况;同时考虑到锅炉内复杂的气相流动，以标准k-ε模型模拟湍流运动;针对于喷枪雾化及还原剂分布模拟，选用离

散相模型(discretephasemodel，DPM)跟踪计算还原剂雾化颗粒。

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