燃煤锅炉SNCR脱硝工艺关键技术

通常在SNCR系统安装完成后会进行工程调试和优化调整试验,将SNCR系统调试到满足技术协议要求的水平,并投入自动.优化调整试验需要测试锅炉在高、中、低负荷工况及不同SNCR系统投运参数下,空气预热器入口截面上NH3的分布情况,据此确定SNCR系统的最佳运行策略,从而实现在达到NOx排放目标值的前提下,获得最佳还原剂耗量和最少氨逃逸量.

优化调整试验不能依据在线NH3测试仪的测量数据,而应采用化学法测量.这是因为:1)在线NH3测试仪只能测量局部NH3体积分数,因此测量值不能代表整个截面的水平;2)目前,在线NH3测试仪不能精确测量低体积分数的NH3.

3系统设计关键技术

3.1确定喷枪布置位置SNCR技术的核心在于将还原剂喷到烟气温度适合SNCR反应的位置.由于SNCR反应的温度窗口较窄,而电站锅炉负荷经常变化,所以准确确定SNCR喷枪布置位置关系到SNCR系统能否达到最优脱硝效果(最高的脱硝效率、最小的氨逃逸量以及最佳的还原剂用量,下同).

喷枪的位置和层数需要综合考虑锅炉的负荷情况和各负荷下需要的脱硝效率.图2为循环流化床锅炉SNCR系统典型喷枪布置示意.第1层喷枪布置在旋风分离器入口烟道上,满负荷时炉膛出口温度较高,该位置烟气温度处于SNCR反应的温度窗口内,可投运此处喷枪;第2层布置在炉膛上部区域的空间,低负荷时炉膛出口温度较低,该位置烟气温度在SNCR反应的温度窗口内,可投运此处喷枪.

当锅炉负荷在低负荷和高负荷之间变化时,可同时投运2层喷枪,并相应调节喷入炉膛中还原剂溶液的参数以适应锅炉负荷改变引起的温度变化,从而获得最优脱硝效果.

图2循环流化床锅炉SNCR系统典型喷枪布置示意

3.2设计还原剂计量稀释模块

计量稀释模块的作用即将还原剂与稀释水按一定的比例混合均匀后送入分配模块.注意该混合比例不能预先设定,而应通过优化调试确定,对于不同喷射层该比例各不相同.如果喷枪设置2层,则必须有2个计量稀释模块.

这2个计量稀释模块可以单独调节送入每层喷枪的还原剂质量浓度、流量和压力.如果喷枪需要设置3层,则根据喷枪需要投运的情况设置2个或3个计量稀释模块.图3为计量稀释模块系统.稀释水和还原剂溶液分别流经球阀、调节阀、球阀、涡轮流量计或电磁流量计后进入到还原剂和稀释水混合器,稀释水和还原剂溶液在混合器中混合稀释,然后经球阀和止回阀进入分配模块.

还原剂溶液调节阀调节还原剂溶液流量,其开度随锅炉运行负荷及生成的NOx质量浓度而变化;而稀释水调节阀是1个压力调节阀,其主要作用是当还原剂溶液流量改变后保持稀释后的还原剂溶液压力维持在某个固定值,从而保证喷枪的雾化性能.

图3计量稀释模块系统

计量稀释模块在SNCR系统中非常重要,并且其设计必须与设置的喷枪层数相对应,以保证在投运相应层数的喷枪时,能够分区调节喷枪参数,以确保获得最优脱硝效果.

3.3设计分配模块分配模块的作用是将计量稀释后的还原剂溶液分配到每层的各支喷枪,同时将压缩空气按照一定压力送入喷枪.分配模块与喷枪的层数一一对应.

图4为分配模块系统.从计量模块来的尿素溶液分成4条支路供入4支喷枪.每条支路的尿素溶液先经过1个球阀进入转子流量计,然后进入喷枪.转子流量计能够使运行人员直观地掌握每支喷枪的运行状态.压缩空气经过1个球阀和1个减压阀后进入喷枪.调试时首先调节粗调球阀,使压缩空气的压力达到喷枪要求的压力范围,然后再细调减压阀,使喷枪的压力达到目标值.调试结束后运行过程中,分配模块中的阀门开度不能改变.

图4分配模块系统

3.4设计还原剂制备储存系统图5为尿素溶液制备储存系统.尿素颗粒在溶解罐里溶解成质量分数为50%的尿素溶液,经过尿素溶液转存泵送入尿素溶液储罐,然后经尿素溶液循环泵抽出形成1个高流量循环系统,所需要的尿素溶液从该循环管路中取出.

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