以氨水为还原剂的SNCR技术在330MW CFB锅炉上的应用

支卫峰（神华国华广投（柳州）发电有限责任公司，广西 柳州 545600）

以氨水为还原剂的SNCR技术在330MW CFB锅炉上的应用

支卫峰
（神华国华广投（柳州）发电有限责任公司，广西 柳州 545600）

本文介绍了以氨水为还原剂的SNCR技术在330MW CFB 锅炉上应用时的系统组成，改造效果，注意事项，系统的优势及应用前景。

氨水； CFB锅炉；SNCR；应用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.16.065

1　引言

国华宁东公司安装两台330MW CFB锅炉，该锅炉为东方锅炉（集团）股份有限公司制造的亚临界、一次中间再热、自然循环流化床汽包炉，锅炉型号为：DG-1177/17.5-Ⅱ3。锅炉没有独立的脱硝设施，仅依靠燃烧控制NOx的生成。通过试验测定［1］，在机组变负荷区间，NOx排放浓度的稳定区间在230～260 mg/m3 （6%O2）之间，无法满足《火电厂大气污染物排放标准》（GB 13223-2011）中规定CFB锅炉NOx排放限值为200mg/m3的要求。为了使NOx的排放浓度达标，国华宁东公司经过分析论证，最终采用以氨水为还原剂的SNCR脱硝工艺［2］，进行改造。改造取得了良好的效果，为大型循环流化床的脱硝改造提供了成功的范例。

2　以氨水为还原剂的SNCR烟气脱硝技术的化学反应原理

以氨水为还原剂的SNCR脱硝技术是用氨水作为还原剂，与燃烧生成的NOx进行选择性反应，生成N2和H2O，从而达到脱除NOx的目的。发生的化学反应如下［3］：

3　以氨水为还原剂的SNCR系统的组成

本系统主要由氨水卸车系统、氨水储存及供应系统、稀释水系统、计量及喷氨系统四个系统和其它附属系统组成。

3.1氨水卸车系统

氨水（浓度20%）用汽车罐装运输至厂区，然后通过两台（一用一备）耐腐蚀卸氨泵，泵入两台氨水溶液储罐。

3.2氨水储存及供应系统

氨区设两台氨水储罐，储罐之间设有联络管，可以互为备用。储罐均设置了液位控制、报警系统和自动喷淋降温系统。

3.3稀释水系统

稀释水采用除盐水，氨区设一台除盐水储罐，储罐设置液位控制和报警系统。储罐上部设有溢流口，事故状态时除盐水可溢流至废水池。除盐水经除盐水输送泵（两台，一用一备）和调节阀控制流量后送入静态混合器，在静态混合器中与浓氨水按比例进行混合，调整至合适的浓度后送至喷氨系统。

3.4计量及喷氨系统

合适浓度的氨水经流量计计量后接入分离器氨液喷枪口。计量管路由回液管路、空气吹扫管路、紧急切断阀、调节阀及针型阀等设备组成。该项目采用清能院设计的FM13190 型脱硝用喷枪［4］，该喷枪具有高效、使用寿命长和防磨损特性好的特点。每台炉共设有18支喷枪。每支喷枪设有雾化空气和冷却空气。

3.5其它辅助系统

其他辅助系统主要包括供电系统、控制系统、消防系统、工业电视监控系统、废水收集和排放系统等。

图1　宁东SNCR反应工艺流程示意图

4　应用效果

2013年9月项目建成后，宁夏环境监测中心站现场进行了监测，宁夏回族自治区环保厅组织了现场验收。验收结论［5］为1#机组氮氧化物最大折算排放浓度为63.9mg/m3，脱硝效率达到66.2%-71.7%；2#机组氮氧化物最大折算排放浓度为69.9mg/m3，脱硝效率达到72.1%-76.2%。两台炉氮氧化物排放指标均低于《火电厂大气污染物排放标准》（GB 13223-2011）中表1中燃煤锅炉标准限值200mg/m3，氮氧化物减排效果明显。氨逃逸量始终处于很低的水平，最高不超过2.2mg/Nm3［6］。

5　调试、运行中存在的问题及解决方法

（1）某台除盐水输送泵运行一段时间后泵出口压力急剧下降。停运解体检查发现泵体密封环损坏，原因为密封环间隙中卡有颗粒状杂质。重新更换密封环并对管道进行重新冲洗、清理后运行正常。（2）运行一段时间后氨逃逸监测数据出现异常。检查发现取样探头故障。经分析原因为锅炉低负荷时烟气中湿度较大，出现凝露，探头进水导致故障。采取了在取样管路加装汽水分离器，以去除烟气中水。（3）雾化空气流量计无法指示。检查发现转子式空气流量计选择型式错误，经重新更换流量计型式后指示正常。（4）调试初期发现个别喷枪流量不均。检查发现管道中有遗留杂物引起堵塞。经对管道进行重新冲洗、清理后各喷枪流量分配正常。（5）升降负荷时氮氧化物浓度有时会大幅波动。经分析原因为炉前氨水流量调节阀调节范围选的过大，与要求的控制精度不相匹配，对调节阀流量曲线重新进行优化后控制正常。（6）室外部分工业水管路在冬季出现了冻结。在原有保温的基础上增加伴热电缆后问题得到解决。

6　改造中的注意事项

（1）与原有系统的接口应利用机组检修等机会提前安装或预留，以方便日后正式接入。（2）北方电厂室外管道应做好伴热和保温措施，防止冬季管道受冻。（3） 氨逃逸设备应选取与排烟温度、湿度、烟尘等运行参数相适应的产品，选择合适的安装位置，必要时采取烟气净化措施，以确保能够长时间安全稳定运行。（4）施工阶段应落实好洁净化施工的各项要求，系统正式投运前应进行彻底的冲洗，确保系统干净。在重要设备入口应设置满足过滤精度的并列双滤网，以满足过滤杂质和系统清理切换的需要。（5）重要设备选型时要关注调节的精度、可靠性等关键指标。（6）喷枪的冷却风应考虑备用气源，防止唯一气源失去后温度过高，烧坏喷枪。（7）喷枪正式通氨水投运前应先用水进行雾化试验和流量分配试验，以观察雾化效果和流量分配效果，根据试验情况进行适当调整。这直接影响氨水用量和脱硝效率。

7　以氨水为还原剂的SNCR技术的优点及应用前景

以氨水为还原剂的SNCR技术在宁东电厂2×330MW CFB锅炉上的应用，在西北地区尚属第一家，起到了很好的示范效应。SNCR技术由于方便改造，建设周期短、投资少、无需昂贵且易中毒失效的催化剂等优势，在流化床、中小型电厂改造项目、垃圾焚烧炉和各种工业锅炉脱硝中有广泛的市场。SNCR技术常用的还原剂有氨水和尿素，与采用尿素相比较，采用氨水具有初投资较小，运行费用低，自动化程度较高等优点。从国华宁东公司的实际应用来看，取得了良好的效果，为大型CFB锅炉的脱硝改造提供了成功范例，因此以氨水为还原剂的SNCR技术具有广阔的应用前景。

［1］宁夏国华宁东发电有限公司CFB锅炉NOx排放优化试验报告［R］.中国华能集团清洁能源技术研究院，2011.

［2］宁夏国华宁东发电有限公司2×330MW机组脱硝改造工程可行性研究报告［R］.浙江百能科技有限公司，2012.

［3］宋连华，刘继民，许珩，胡安全.循环流化床锅炉（CFB）脱硝研究［J］.山东交通学院学报，2003（02）：78.

［4］中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司.一种空气冷却式空气雾化喷枪［P］.中国：ZL201220241635 .

［5］宁夏国华宁东发电有限公司#1、#2机组烟气脱硝工程验收监测报告［R］.宁夏回族自治区环境监测中心站，2013.

［6］宁夏国华宁东发电有限公司#1、#2炉脱硝系统调试报告［R］.中国华能集团清洁能源技术研究院，2013.

支卫峰（1976-），男，陕西西安人，本科，工程师，研究方向：火力发电厂生产技术。