大容量燃煤锅炉低氮燃烧与脱硝系统优化运行浅析-第2页-北极星大气网

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1.2SCR脱硝系统介绍

天津大唐国际盘山发电有限责任公司脱硝系统采取选择性催化还原(SCR)法去除烟气中NOx。还原剂采用纯氨(纯度≥99.6%)，由液氨槽车运送液氨，利用卸料压缩机，将液氨从槽车输入液氨储罐内，并依靠自身重力和压差将液氨储罐中的液氨输送到液氨蒸发槽内利用辅汽提供的热蒸发为氨气，后经与稀释风机鼓入的空气在氨/空气混合器中混合后,送达氨喷射系统。在SCR入口烟道处，喷射出的氨气和来自锅炉省煤器出口的烟气混合后进入SCR反应器，SCR反应器采用高灰型工艺布置(即反应器布置在锅炉省煤器与空气预热器之间)，通过催化剂进行脱硝反应，最终从出口烟道至锅炉空预器，达到脱硝目的。整套脱硝装置主要由SCR反应区和氨站区两个区域组成。

脱硝系统布置在锅炉省煤器和空预器之间的位置。根据锅炉机组现状，SCR反应器系统按一台机组配置两台脱硝反应器，烟道分两路从省煤器后接出，经过垂直上升后变为水平，接入SCR反应器，反应器为垂直布置，经过脱硝以后的烟气经水平烟道接入空预器入口烟道。

选择性催化还原法(SCR)是利用氨(NH3)对NOx的还原功能，使用氨气(NH3)作为还原剂，将体积浓度为5%的氨气通过氨注入装置(AIG)喷入温度为280℃-420℃的烟气中，在催化剂作用下，氨气(NH3)将烟气中的NO和NO2还原成无公害的氮气(N2)和水(H2O)，“选择性”的意思是指氨有选择的进行还原反应，在这里只选择NOx还原。其化学反应式如下：

4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O

2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O

催化剂是整个SCR系统的核心和关键，催化剂的设计和选择是由烟气条件、组分来确定的，影响其设计的三个相互作用的因素是NOx脱除率、NH3的逃逸率和SO2转化率。

上述脱硝反应是在反应器内进行的，反应器布置在省煤器和空气预热器之间。反应器内装有催化剂层，进口烟道内装有氨注入装置和导流板，为防止催化剂被烟尘堵塞，每层催化剂上方布置了吹灰器。SCR脱硝反应所需的还原剂氨气，可以通过液氨、氨水及尿素三种化学药品获取。在能保证药品正常供应的情况下，优先选择液氨作为还原剂。

本工程烟气在锅炉省煤器出口处被平均分为两路，每路烟气垂直布置的SCR反应器，经过均流器后进入催化剂层，每台锅炉配有二个SCR反应器，经过脱硝以后的烟气直接接入空预器入口烟道，然后经空预器、电除尘器、引风机和脱硫装置后，排入烟囱。在进入烟气催化剂前设有氨注入的系统，烟气与氨气充分混合后进入催化剂反应，脱去NOx。系统布置如下图：

2.低氮燃烧系统和脱硝系统运行经济性比较

由于低氮燃烧降氮的主要原理是主燃烧区缺氧燃烧，因此低氮系统投入后造成锅炉飞灰及大渣含碳量增大、CO含量增大，综合表现为锅炉效率降低，直接影响供电煤耗指标。

华北电科院对600MW、450MW和300MW负荷下，低氮投入和退出工况的锅炉主要经济指标测试如下表：

上述数据明细可以看出，低氮投入的不利影响比较大。实际运行中，如果退出低氮系统，为了保证NOX达标排放，必然导致脱硝系统喷氨量的增加。需要说明的是，低氮燃烧器性能验收试验时，改造厂家为了追求将炉膛出口氮氧化物降到200mg/Nm3的范围内，过度缺氧燃烧，导致飞灰含碳高达6.7%、CO含量高达2468ppm，因此锅炉效率下降幅度较大。以下对450MW以上负荷低氮投退的经济性进行分析(未考虑送风机电耗的增加)。

2.1计算公式说明

2.1.1理论喷氨量

理论喷氨量的计算公式：

液氨耗量=脱硝入口流量×脱硝入口浓度×(17/46)×氨氮摩尔比×10-6;

其中：

氨氮摩尔比=(氨逃逸率/脱硝入口浓度)×(17/46)+脱硝效率/100;

2.1.2氨逃逸率

氨逃逸率一般用ppm表示，脱硝入口浓度用mg/Nm3表示，其换算公式为：

mg/m3=M/22.4˙ppm˙[273/(273+T)]*(Ba/101325)

上式中：M----为气体分子量;ppm----测定的体积浓度值;T----温度;Ba----压力

由于换算比较麻烦，下文中氨氮摩尔比采用与设计值换算的建议方法计算：设计效率80%对应的设计氨氮摩尔比为0.815，根据实际效率可以换算出实际的氨氮摩尔比。

原标题：大容量燃煤锅炉低氮燃烧与脱硝系统优化运行浅析

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