超临界燃煤机组的全负荷脱硝技术探析

北极星环保网讯:摘要：本文对某电厂锅炉的脱硝技术改造、燃烧调整进行了介绍和分析，以供参考。

关键词：超临界；燃煤机组；全负荷；脱硝技术

1设备概况

电厂3、4号锅炉为超临界燃煤、螺旋管圈直流锅炉，单炉膛、四角切圆燃烧，采用低NOx同轴燃烧系统（LNCFS）。配6层制粉系统及7层燃尽风（OFＡ）（5层分离燃尽风（SOFA）、2层紧凑燃尽风（CCOFA））。脱硝装置为高灰型选择性催化还原（SCR）工艺，催化剂层数按2＋1模式布置，初装2层预留1层，结构为平板式。

2、NOx生成原理

煤燃烧过程中形成的NOx有3种：燃料型、热力型和快速型。其中快速型所占比例很小，可略去不计。热力型的NOx生成量与燃烧反应温度和氧浓度有关，是氮气在高温下直接氧化而成，高温高氧是其生成的主要原因。在温度足够高时，热力型NOx可占总量的20％左右。降低热力型生成量的措施有：避免炉膛局部高温；降低炉膛高温区的氧浓度；缩短烟气在高温区的停留时间。

燃料型的NOx在几个类型中份额较大，是NOx的主要来源，在挥发物燃烧及焦炭燃烧过程中均能产生这种现象，其生成量与火焰附近的氧浓度有关：在氧化气氛下，挥发分氮直接被氧化成NOx；在还原气氛下，挥发分氮可将部分已生产的NOx还原成N2。通常燃料型NOx占总量的60％～80％，而挥发分燃烧生成的NOx又占其中的60％～80％。挥发分的燃烧主要发生在煤粉燃烧初期，因此应在煤粉火焰核心区域营造一种还原气氛，即欠氧富燃区来减少NOx的生成。

3脱硝技术应用和优化

3.1低氮燃烧技术的应用

电厂3、4号锅炉采用低NOxLNCFS，其技术特点主要有：

ａ）强化着火煤粉喷嘴，能使火焰稳定在喷嘴出口一定距离内，使挥发分在富燃料的气氛下快速着火，保持火焰稳定，从而有效降低NOx的生成。煤粉喷嘴四周布置有周界风，将煤粉分级燃烧减少NOx的生成。

ｂ）每相邻两层煤粉喷嘴之间有一层辅助风喷嘴，采用同心切圆燃烧方式（CFS），部分二次风气流在水平方向分级，在始燃阶段推迟了空气和煤粉的混合，NOx形成量少。

ｃ）LNCFS通过在炉膛的不同高度布置CCO-FA和SOFA，将炉膛分成3个相对独立的部分：初始燃烧区、NOx还原区和燃料燃尽区。每个区域的过量空气系数由3个因素控制：总的OＦＡ风量、CCOFA和SOFA风量的分配以及总的过量空气系数。这种改进的空气分级方法通过优化每个区域的过量空气系数，在有效降低NOx排放的同时能最大限度地提高燃烧效率。

3.2、全负荷SCR脱硝技术

3.2.1、SCR脱硝技术改造

根据最新环保政策和实际生产需求，电厂3、4号锅炉烟气脱硝系统采用龙净环保股份有限公司提供的SCR的烟气脱硝技术。3、4号锅炉的脱硝工程采用EP＋C（设计供货由一家单位承包，施工由另一家单位承包）建设模式，采用高灰型SCR工艺，催化剂层数按2＋1模式布置，即初装2层预留1层，在设计工况、处理100％烟气量、在布置2层催化剂条件下脱硝装置的脱硝效率均不小于80％。

SCR脱硝技术原理：从锅炉省煤器来的烟气经SCR装置入口补偿器、喷氨格栅、反应器入口补偿器，然后进入反应器内（无旁路烟道），还原剂（氨）在催化剂的作用下与烟气中的NOx反应生成无害的氮和水，从而去除烟气中的NOx，经处理后的烟气直接进入锅炉空预器内。

SCR脱硝系统催化剂的工作温度是在一定范围的，温度过高（超过450℃）时催化剂会加速老化；当温度在300℃左右时，在同一催化剂的作用下，会发生另一副反应，反应如下：2SO2＋O2→2SO3；NH3＋H2O＋SO3→NH4HSO4。

即生成氨盐，该物质黏性大，易黏结在催化剂和锅炉尾部的受热面上，影响锅炉安全运行。因此，原则上在催化剂环境的烟气温度在305～425℃之间时方允许喷射氨气进行脱硝。为了提高脱硝投运率，电厂根据催化剂厂家提供的资料进行了相关允许喷氨温度进行修正，在SO2浓度低时对应喷氨温度也降低，最低为293℃。

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