低氮燃烧和炉内脱硫技术在75t/h循环流化床锅炉上应用的实践

方案

为了锅炉排放符合国家标准，本文对循环流化床锅炉进行改造。改造共涉及两方面：①烟气再循环。通过该流程可以降低主然区域内的含氧量，降低氮氧物的生成量，使之满足符合的环保要求;②SNCR优化，通过该环节可以有效提升SNCR反应速度，节约了生产成本。

2.1 烟气再循环改造

改造方案：在引风机的出口位置导流出所需的烟气。在鼓风机前端位置，将母管分为两路，分别与鼓风机连接到一起，从而与空气混合到一起。同时，利用调节阀门调节再循环烟量的大小。关于烟气母管，其管径为700mm，支路管径数值为500mm。

2.2 SNCR改造

在对锅炉进行改造以前，SNCR位置的温度相对降低。不过，氨水还原NOx反应所需的温度较高，因而SNCR位置温度无法满足该反应的要求。受到该温度因素的影响，脱硝反应的速度较为缓慢，导致NOx排放量居高不下。为解决这一问题，必须结合实际情况调整SNCR位置，并优化SNCR工作效率，才能有效降低NOx排放量。其中，将喷枪下调2.8m，并将喷枪的最大流速设置为60kg/h。

3 脱硫改造方案

在锅炉燃料中，包含较多硫化物质，含硫量较高，使锅炉SO2初始排放较多。改造前，燃料中脱硫剂含量较低，燃烧期间固硫效果不理想。锅炉改造时，采用炉内脱硫与湿法脱硫相结合的方式，使SO2排放量符合国家环保要求，并在一定程度上降低了脱硫费用。

在炉内脱硫过程中，将石灰石作为脱硫剂。同时在燃料未进供料器仪器，确保其与脱硫剂充分混合到一起。需要注意，混合位置最好选择在燃料筛分以后且进入到缓冲仓以前。针对没有发生反应且包含脱硫剂的灰，可对其重复利用。在实际操作过程中，最好将炉内脱硫该摩尔比控制在2左右。

在完成改造以后，炉内的脱硫流程遵循以下具体原则：在输煤皮带进口位置以前，首先需要设置好储存石灰石的储罐，并将其容积设计为5m3，接着利用供料装置把设计好的石灰石添加到燃料中，最后在燃烧过程中完成相关的脱硫操作。在完成炉内脱硫以后，会剩余固体CaO。在脱硫装置中，固体CaO与水发生反应，并生产碱液，接着在脱硫塔内，碱液会与烟气中携带SO2发生反应，降低SO2排放量，使其符合国家环保保证。

4 改造效果

4.1 NOx排放试验

在启动烟气再循环系统以后，含氧量较低的再循环烟气会被传输至锅炉中。当烟气再循环阀门处于全开状态时，在循环烟气的含量可以达到32%，炉膛出口位置的含氧量达到28%，烟囱出口位置的含氧量为9.5%。最后，通过该操作可将氮氧化物含量降低到80mg/m3以下。

在启动烟气再循环系统时，为确保炉膛内含氧量不发生变化，必须增加炉膛内部的总风量及提升烟速。为满足上述要求，必须降低床层处的温度，将其由原先980℃调整为920℃，将烟道处温度由原先600℃调整为680℃。此外，蒸汽温度及燃料的燃烧情况没有发生太大变化。在优化SNCR 喷枪及启用烟气再循环系统以后，脱硝速度明显提升。在将烟气再循环全部打开后，SNCR脱硝效率最高可达71.42%。同时，脱硝剂使用量降低30%左右。

结合测试数据结果可知：在改造以前，SNCR喷枪温度的数值为700℃左右。由于该温度数值较低，导致氨水反应速度比较缓慢。在改造完成后，SNCR喷枪温度大幅增加，其数值可达850℃。在高温环境中，氨水的反应速度明显提升。同时，在延期再循环模式中，炉膛内部温度比较均匀。当烟气循环风量的数值为21000m3/h时，SNCR喷枪温度达到930℃，有效提升了脱硝速率。

4.2 SO2排放试验

在对锅炉进行改造以前，SO2初始排放数值区间为2500-3000mg/m3。通过双碱法完成脱硫操作以后SO2排放数值区间为80-90mg/m3。在经过烟气再循环及脱硫改造后，炉膛内温度分布较均匀，床层温度降低到900℃，锅炉的初始排放数值700mg/m3。最后，锅炉SO2排放量小于35mg/m3，这也符合环保要求。完成改造后，脱硫工艺所使用脱硫剂的量明显降低。改造前后的脱硫情况，如表1所示：

综上所述，本文以75t/h循环硫化锅炉为载体，深入探究了炉内脱硫技术及低氮燃烧的应用情况，结合该锅炉的改造实例，得到多种影响锅炉SO2、NOx排放因素，如SNCR优化、烟气再循环及炉内脱硫，并得出结论：①对SNCR优化改造及烟气循环利用后，明显降低循环硫化锅炉NOx排放量，最高可降至80mg/m3以下;②在均匀炉膛温度及增加燃烧区域还原性方面，通过烟气再循环方式可有效降低锅炉NOx排放量。同时，该循环方式还可以起到初始排放作用;③通过脱硫工艺可以有效降低循环硫化锅炉SO2排放量。并受到烟气再循环方式影响，炉膛内温度始终属于正常范围区间，提升了脱硫速率。

参考文献：

[1]段东林，刘欣，段艳慧，等.烟气再循环燃烧技术在75t/h循环流化床锅炉上的应用[J].工业锅炉，2018（1）：49-51.

[2]劉少林，吴金星，倪硕，等.中小型燃气锅炉NOx源头控制及低氮燃烧技术研究进展[J].工业锅炉，2017（5）：17-23+27.

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