（大连热电集团股份有限公司东海热电厂辽宁省大连市116001）
摘要：当前，我国经济迅速发展，科技水平不断提高，在锅炉烟气脱硝方面有了更深入的研究。受到多方面因素的限制，锅炉依然在我国各类生产企业中使用，不过目前大多数锅炉都已经被更为环保节能的循环流化床锅炉所替代。
关键词：循环流化床锅炉；烟气；脱硝工艺
引言
循环流化床（CFB）锅炉具有燃料适应性广、燃烧效率高、污染物排放低、结构简单、运行灵活等诸多优势，在国内外得到广泛应用，特别是大型循环流化床锅炉的发展和应用在近年来尤为迅速。在此背景下，文中针对CFB锅炉烟气脱硝技术进行研究，提供可行方案供参考。
1循环流化床烟气脱硝技术概述
随着工业生产的不断扩张，大气污染的问题日益严重，大气污染的防治越来越受到各个国家的重视。所以烟气脱硝技术也被众多国家作为防治大气污染的重要科研项目。烟气脱硝设备主要是除去循环流化床锅炉烟气中的氮氧化物，主要方式有选择性非催化还原以及选择性催化还原两种。这两种技术的相同点是都使用氨或者氨的衍生物做还原剂，与烟气中的氮氧化物发生还原反应，形成没有污染的水以及氮气，从而除去烟气中的氮氧化物。
2CFB锅炉脱硝技术分析
2.1SCＲ脱硝技术
（1）脱硝效率可以高达90%以上，NOx排放浓度可控制到50mg/m3（标准状态，干基，6%O2）以下；（2）催化剂是工艺关键设备。催化剂在与烟气接触过程中，受到气态化学物质毒害、飞灰堵塞与冲蚀磨损等因素的影响，其活性逐渐降低，通常3～4年增加或更换一层催化剂。对于废弃的催化剂，由于富集了大量痕量重金属元素，需要谨慎处理；（3）反应器内烟气垂直向下流速约4～4．5m/s，催化剂通道内烟气速度约5～7m/s。300MW机组对应的每台SCＲ反应器截面积分别约80～90m2；（4）脱硝系统会增加锅炉烟道系统阻力约700～1000Pa，需提高引风机压头；（5）SCＲ系统的运行会增加空预器入口烟气中SO3浓度，并残留部分未反应的逃逸氨气，二者在空预器低温换热面上反应形成硫酸氢铵，易恶化空预器冷端的堵塞和腐蚀，需要对空预器采取抗硫酸氢铵堵塞措施；
2.2SNCＲ脱硝技术
SNCＲ技术是利用喷枪将氨基还原剂（如氨气、氨水、尿素）溶液雾化成液滴喷入炉膛，热解生成气态NH3，在950～1050℃温度区域（通常为锅炉对流换热区）和没有催化剂的条件下，NH3与NOx进行选择性非催化还原反应，将NOx还原成N2与H2O。3同时参与还原和氧化两个竞争反应：温度超过1050℃时，NH3被氧化成NOx，氧化反应起主导；温度低于1050℃时，NH3与NOx的还原反应为主，但反应速率降低。相对SCＲ而言，SNCＲ脱硝效率有限制。但是，由于它的低投资和低运行成本，特别适合中小容量锅炉的使用，尤其是循环流化床锅炉综合性价比较好。
2.3SNCＲ/SCＲ混合型烟气脱硝技术
混合型SNCＲ/SCＲ技术是将SNCＲ与烟道型SCＲ结合，SNCＲ承担脱硝和提供NH3的双重功能，利用烟道型SCＲ将上游来的NH3与NOx反应完全，从而提高整体脱硝效率。
2.4CFB锅炉低氮燃烧技术
CFB锅炉产生的燃料型NOx生成机理非常复杂，控制燃料型NOx生成最有效的措施是分级送风燃烧，在还原气氛中氮燃烧的中间产物较少被氧化成NO，进而抑制了NOx的生成。锅炉设计结构和运行方式对NOx排放的影响较为明显，国内投产的CFB锅炉为降低运行成本一般不设置外置床，调节手段有限，部分电厂为了降低飞灰底渣含碳量，更是人为选择了较高的密相区温度，这就使得CFB锅炉的低NOX燃烧特性发挥受到了限制。
3CFB锅炉超低排放改造方案
CFB机组由于具有低NOx排放的优势，绝大部分CFB机组NOx排放在100～350mg/m3。现役大部分CFB锅炉的运行床温控制在850～950℃，可实现低温燃烧和分级燃烧，在合适的运行参数下，NOx的排放原始浓度可控制在200mg/m3左右，但也有部分挥发分较高的煤种以及运行床温较高的CFB锅炉，NOx排放浓度可达到300mg/m3左右。满足不了超低排放要求，需要进一步深度脱硝改造。
3.1低氮改造+SNCＲ技术
改造方案一：低氮改造+SNCＲ技术。针对CFB锅炉运行现状，选择合适的低氮燃烧改造方案，结合SNCＲ技术，使得CFB锅炉烟气可以达到超低排放标准要求。其中具体改造措施如下：（1）二次风口改造改造内容包括为部分二次风口上移、标高及宽度方向上的优化、增加支路二次调节门以控制不同工况下二次风配比。通过改造从而优化优化空气分级，使二次风分配均衡可调。（2）旋风分离器优化改造通过耐磨耐火材料将旋风分离器入口烟道宽度减少，提高旋风分离器入口烟气速度，相应提高旋风分离器分离效率。此外根据实际情况对中心筒进行改造，中心筒改造目的也是提高分离器效率，进而增大循环灰量及降低飞灰颗粒度；同时间接降低床温。（3）深度燃烧调整优化深度燃烧调整包括优化物料流态及循环状态，改善锅炉燃烧特性，控制燃烧温度均匀（控制床温均匀），入炉燃烧颗粒度的控制，一二次风率的配比调整，上下二次风调整、返料循环调整、炉内脱硫与脱硝综合调整等，进一步有效降低原始排放。在燃烧优化的基础上，对锅炉热力计算书进行校核，根据结果联合锅炉厂、研究院对锅炉进行受热面调整改造，确保进一步降低床温、提高再热汽温、减轻尾部积灰。（4）SNCＲ脱硝系统升级改造对现有的SNCＲ脱硝系统进行脱硝升级改造，增加分离器喷枪数量以及对原有氨水溶液输送系统进行改造。更改冷却风，从锅炉引出高压流化风，在通过分配模块分到每只喷枪，用作冷却风。采用高压流化风作为冷却风，能够保证冷却风量及提高冷却风系统的可靠性。优化DCS控制系统，使用前馈调节模式，完成SNCＲ系统的自动控制，使其在机组负荷追踪上满足自动控制要求。
3.2SNCＲ+SCＲ
改造方案二：SNCＲ+SCＲ。将锅炉低温省煤器拆除并移位，增设SCＲ反应器，脱硝后的净烟气引回原高温省煤器出口并进入空预器。考虑到CFB锅炉目前SNCＲ运行情况、改造难易程度、工程投资等因素，可将锅炉一级过热器与省煤器抬高，在省煤器出口布置烟道型SCＲ脱硝催化剂，利用SNCＲ装置逃逸氨还原NOx。安装烟道型SCＲ优点主要有两方面：一方面可提高SNCＲ氨氮比，增强SNCＲ装置脱硝效率，另一方面可降低SNCＲ装置氨逃逸对后续设备的影响，保证后续设备运行安全性。此外根据电厂实际情况，若加装烟道型SCＲ装置，需将一级过热器及省煤器抬高改造，增加部分锅炉荷载，建议工程实施中项目中标方与原锅炉厂家、原设计单位积极沟通，将改造对原锅炉影响降至最低。以上两种改造方案均可实现超低排放，但改造施工量均较大。由于方案二需要引出烟道，新增反应器，增设相关支撑钢结构，投资费用超出方案一较多。因此建议优先考虑低氮改造+SNCＲ技术。
结语
文中详细调研了广泛应用于CFB锅炉的烟气脱硝技术，提出了满足CFB锅炉烟气超低排放标准的改造方案，建议优先考虑采用低氮改造+SNCＲ技术，研究结果对CFB锅炉超低改造具有参考价值。
参考文献：
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