锅炉负荷提高及低氮燃烧改造措施的研究

路道伟 张永亮 李晓彤（兖矿鲁南化工有限公司，山东 枣庄 277500）

锅炉运行工况影响着整个化工后系统的稳定，本文着重分析了该车间1#、3#锅炉负荷率过低、脱硝装置运行条件不佳等问题，并且针对每个问题症结采取相应的措施，通过各项改造实现了提高负荷，满足更加严格环保要求的目的。

我公司现有三台循环流化床锅炉，其中1#、2#锅炉型号为HG-9.8/130-M5，3#锅炉型号为UG-9.8/260-M2，三台锅炉均安装有SNCR脱硝系统，还原剂为15%左右的氨水，返料系统配置两台返料风机，用于锅炉返料系统，SNCR喷枪雾化风采用除尘系统用压缩空气。

为提高锅炉负荷及实现外排烟气中NOx 满足更加严格的环保要求，我车间先后对两台锅炉实施提高负荷及低氮燃烧改造，分别于2019年10月、2020年1月对3#、1#锅炉进行改造，现就改造前后情况做以下总结：

1 改造前运行情况

1.1 锅炉负荷率低

3#锅炉设计负荷为260t/h，实际运行满负荷为190t/h，满负荷率只有73.08%，1#炉设计负荷为130t/h，实际运行满负荷为105t/h，满负荷率只有80.77%，锅炉效率明显偏低；

1.2脱硝运行工况差

（1）在1#与3#炉同时运行情况下，SNCR 脱硝系统投用，两炉用氨量分别为0.6m3/h、1.2m3/h，外排烟气中NOX指标基本维持在70-90mg/m3，偶尔会出现高于100mg/m3的情况，无法满足2020年低于50mg/m3的更加严格的环保要求；（2）1#锅炉负荷在105t/h 时料床温度在980℃左右，返料器上部温度基本在820-880℃；3#锅炉负荷在190t/h时料床温度在990℃以上，返料器上部温度基本在850℃左右，两炉的返料器处温度偏低。低负荷状况下，返料器温度更低，脱硝反应温度不佳。在锅炉床温高，无调节余地的情况下，为保证外排烟气NOX 指标合格，氨水用量始终在高位，大量氨水逃逸进入氨法湿式脱硫装置，造成脱硫物料结晶恶化，脱硫运行困难。

2 原因分析

2.1 物料循环系统存在缺陷

（1）该炉炉膛后部旋风分离器存在烟气入口结构不合理，中心筒偏置角度不足，插入长度不够，中心筒直径过小等缺陷，无法满足分离效率，物料循环分离效率低，循环量不足。（2）返料风帽开孔率过小，返料风阻不足，返料风与松动风配比不佳，造成循环物料不足。

2.2 布风系统设计存在缺陷

（1）炉膛布风板风帽使用的是通风直径为5mm，每个开孔数为10个的蘑菇型风帽，开孔率为2.4%，当前工况下送风量不足，布风板阻力过低，造成床温过高，换热面传热率低，造成锅炉实际传热少，负荷低。（2）布风板南北两侧有一定斜坡，且南北侧包墙分别设置有给煤孔与返料孔，该部分的布风阻力较大，使床内布风不均。

2.3 锅炉尾部烟道积灰严重

影响传热效果，排烟热利用率不佳，排烟热损失过大。

2.4 原有SNCR 系统运行配置不佳，脱硝率无法满足新的环保要求

（1）1#锅炉两侧分别配置3 个喷枪，共6 只喷枪；3#锅炉两侧分别配备4只喷枪，共8只，两炉脱硝喷枪数量不足。（2）受锅炉负荷影响，喷枪设置位置处烟温达不到最佳脱硝效果（最佳温度为850-950℃）；（3）当前设有两台氨水泵，三炉共用一条氨水总线，设计扬程为60m，额定压力为0.8MPa，由于输氨管线较长，实际到达锅炉35m喷枪处压降至0.15MPa，造成喷氨静压力低，雾化效果差，且容易造成喷枪堵塞；（4）喷枪雾化风使用除尘器用压缩空气存在不稳定性。在除尘器喷吹或输灰加压状态下，压缩空气压力较低，加之脱硝雾化风管过细沿程阻力大，造成雾化风不足，喷枪雾化效果不佳。

3 改造措施

3.1 脱硝装置改造

（1）每台炉子新增两只喷枪，并将现有喷枪改为防堵喷枪；（2）新增一台氨水增压泵，采用多级离心泵，设计扬程150m，出口额定压力增加至1.0MPa。

（3）设置另外一路单独的雾化风机，保障雾化风压稳定。

3.2 旋风分离器入口改造

优化改造分离器入口结构，将旋风分离器入口处两侧烟道用可塑料按照阶梯式方式分段缩小入口宽度，增加10cm--20cm左右，提高该处高宽比。

3.3 返料系统优化改造

（1）调整返料风帽开孔率，适当提高返料布风板孔板阻力，调整返料风松动风比例为6:4；（2）在不改变风帽连接返料风管情况下更换适当的返料风帽。

3.4 中心筒改造

（1）中心筒直径增加20cm，长度增加50cm，增加物料捕捉半径及捕捉能力，增加旋风分离效果，增加物料循环量；

（2）适当增加中心筒向入口侧的偏置角度，更有效产生旋风分离力，达到更好的分离效果。

3.5 流化系统改造

（1）整体更换布风板风帽，选用孔径为8mm 开孔数量为6的钟罩式风帽，保证良好的流化效果，降低一次风量，调整布风阻力。（2）将流化床内布风板斜坡去除，使床内布风更加均匀。

3.6 吹灰系统改造

增加吹灰器系统，在锅炉尾部受热面增加10套空气激波吹灰系统，定期对尾部烟道积灰进行喷吹，保证锅炉尾部烟道受热面良好的传热性质。

4 改造效果

针对锅炉运行情况，通过深入分析，对应症结所在分别采取有利措施，分别利用两台锅炉停车检修机会，于2019 年10月、2020年1月分别对3#、1#锅炉进行了低氮燃烧改造，改造完成后我车间分别对3#、1#锅炉进行168h性能考核，改造后运行效果如下：

（1）1#锅炉实际运行满负荷由105t/h提高到120t/h，负荷率由80%提高至92.3%，锅炉效率提升明显；锅炉床温有所降低，在满足负荷情况下维持在960℃以下，返料器上部温度在负荷达到100t/h以上时能够保持在860℃以上，120t/h时达到930℃，能够满足脱硝要求。

（2）3#锅炉实际运行满负荷由190t/h提高到220t/h，负荷率由73.08%提高到84.6，锅炉效率提升明显，高负荷时床温基本维持在980℃，床温未有明显的下降。但返料器上部温度在160t/h以上时能够保持在850℃以上，完全能满足脱硝要求。

（3）脱硝改造效果明显，两炉氨水用量由1.8t/h以上降低为1.1t/h左右，两炉共同运行或单炉运行情况下，烟气NOx指标均能能够控制在40mg/Nm3 左右，完全能够满足环保最新要求。脱硝氨水用量降低，脱硫装置检修等措施实施后，脱硫装置运行状况也得到彻底改善，物料结晶良好。

5 结语

综上表明，通过实施负荷提升及低氮燃烧改造，锅炉装置负荷率得到明显提升，脱硝装置运行条件得到改善，脱硝用氨量明显降低，烟气NOx能够控制在的新的环保指标50mg/m3以下，脱硫运行状况更加优化，实现了节能降耗、提高装置稳定运行周期的目的。