锅炉烟气脱硝装置还原剂的调整及效果*

吴 吉， 娄伦武， 付 国， 陆廷雷

(贵州赤天化桐梓化工有限公司 贵州桐梓 563200)

1 设备概况

贵州赤天化桐梓化工有限公司3×220 t/h煤粉锅炉于2010年投运，目前锅炉烟气排放执行的是国家标准《火电厂大气污染物排放标准》(GB 13223—2011)，该标准主要污染物排放指标为ρ(NOx)<100 mg/m3(标态)、ρ(SO2)<400 mg/m3(标态)、ρ(烟尘)<30 mg/m3(标态)。

锅炉烟气脱硝装置布置在锅炉高温省煤器与上级空气预热器之间，采用选择性非催化还原(SNCR)+选择性催化还原(SCR)组合技术。催化剂层数按照“1+1”模式布置，初装1层预留1层。原设计3台锅炉共用1台脱硝还原剂储存罐，还原剂采用稀氨水。

经过一段时间的运行，脱硝系统问题逐渐显现：①SCR氨逃逸监测不准确，过量的氨与烟气中的SO2反应后生成黏性强的亚硫酸氢铵(NH4HSO3)，亚硫酸氢铵与烟气中的飞灰吸附在下游空气预热器的冷端搪瓷上，造成空气预热器严重堵塞，压差增大，影响锅炉的安全稳定运行；②SCR出口监测点与机组烟气总排放口监测点间的监测数据存在较大差异，尤其是NOx含量差异较大，两个监测点间的数据一致性差，现有SCR出口监测点的NOx含量不能真实反映脱硝的情况；③锅炉飞灰中氨味较大(pH高达11以上)，已经严重影响炉灰的输出和销售。

当前喷氨采用SNCR(前置)+SCR(后置)的布置形式，SCR采用压缩空气雾化喷氨，氨水喷枪所处烟道宽深尺寸为5.4 m×7.8 m，共布置8支雾化喷枪(沿深度方向布置4支雾化喷枪，沿宽度方向的两侧各布置2支雾化喷枪)。由于喷枪布置间隔较大且插入烟道部分较短，宽度和深度方向都不能覆盖整个烟道，设计不合理，喷射效果不理想，氨烟混合效果较差。

2 改造方案

为防止空气预热器阻力上升，通过均匀喷氨，控制氨逃逸率在较低水平是最为直接的手段。将脱硝装置还原剂由氨水改为气氨，在多数发电企业中已经普及，其目的是减小脱硝喷氨过量系数，以缓解空预器堵塞、锅炉负荷无法提高、锅炉炉灰中氨含量较高、稀氨水用量偏大等问题。

2020年贵州赤天化桐梓化工有限公司对3#锅炉进行了改造，在保留原稀氨水供输系统的前提下，优化了前期的SCR烟道流场，新增了供氨系统(气氨来自合成氨装置氨压缩机)，改造了喷氨系统(含喷氨格栅混合器)。烟气脱硝装置还原剂改造流程见图1，喷氨格栅布置示意见图2。

图1 烟气脱硝装置还原剂改造流程

图2 喷氨格栅布置示意

气氨与稀释风首先在氨空混合器中混合，然后通过5根喷氨支管分别喷入SCR反应器中。喷氨支管上设置手动调节阀，可通过节流孔板调节各支管中氨空混合气的流量配比。在改造完成投运后，进行喷氨优化调试试验，即根据人工测定SCR出口烟气中NOx含量来调节各支管中的氨空混合气的流量，以实现整个烟道截面均匀喷氨。

3 改造效果

改造完成后，在脱硝SCR出口处用M900N型燃烧分析仪(上海英盛分析仪器有限公司)测定NOx的含量，根据测定结果调整喷氨量，脱硝反应后烟气中NOx质量浓度控制在70～90 mg/m3(标态)时，炉灰中氨含量和脱硝装置氨耗均下降。

改造完成后，在3种特定工况下，对3#锅炉与未改造的1#锅炉、2#锅炉炉灰中的游离氨测定结果进行比对，见表1。

从表1可以看出，在3种工况下，改造后的3#锅炉炉灰中的游离氨含量明显下降。通过对前期运行数据的统计，3#锅炉改造前折算成纯液氨耗量均值为36.2 kg/h，改造后为18.8 kg/h。按锅炉年运行时间7 000 h、纯液氨市场价3 000元/t计，3台锅炉全部完成改造后，年节约纯液氨365.4 t，每年可降低运行成本约109.62万元。

4 结语

(1)3#锅炉脱硝还原剂由稀氨水改为气氨后，炉灰中氨质量分数降至0.02%～0.03%，低负荷时可达0.02%，接近GB/T 39701—2020粉煤灰中铵离子的限量，满足检验方法对炉灰中氨质量分数小于0.021%的要求，缓解了因炉灰氨含量高引起的滞销问题。

表1 锅炉炉灰游离氨测定结果

(2)改造后液氨消耗量减少，每年可降低运行成本109.62万元。

(3)经统计分析，由于喷氨量的大幅下降，氨与烟气中的SO2反应生成的NH4HSO3减少，进而减少了附着在下游设备空气预热器的黏性物质，空气预热器堵塞缓解，换热效果增强，排烟温度及引风机电耗下降，锅炉加减负荷的能力增强。