淺談降低脫硝液氨消耗量的技術措施

　　某廠兩臺鍋爐是哈爾濱鍋爐廠有限責任公司生產的型號為HG-1962/25.4-YM3的超臨界直流鍋爐。鍋爐為一次再熱、單爐膛、尾部雙煙道、固態排渣、對沖燃燒、旋流燃燒器、Π型鍋爐。煙氣脫硝采取低氮燃燒+選擇性催化還原法（SCR）工藝,脫硝系統采取高塵布置。鍋爐投產后脫硝入口NOx濃度較高,造成液氨消耗量居高不下,一方面運行成本增加,另一方面,大量噴氨造成局部液氨逃逸增加,危害鍋爐尾部空預器、低溫省煤器、電除塵的安全運行。本文通過分析影響液氨消耗的各種因素,采取相應的措施,盡可能降低各種不利因素帶來的影響,力求使脫硝液氨消耗最小化,并確保鍋爐安全運行。

　　1.鍋爐存在的實際問題

　　#2鍋爐NOx排放濃度偏高,鍋爐原煙氣中NOx達到500mg/m3以上,對鍋爐的環保運行造成了很大壓力；#2機組脫硝裝置出口與煙囪入口NOx濃度偏差較大；實行超低排放標準后,液氨消耗量同比增加了17.7%。

　　2.原因分析

　　影響液氨消耗量的主要原因包括以下幾個方面：

　　（1）人的因素,包括：操作不重視、操作技能不夠、節約意識差、缺陷發現不及時、缺陷未及時消除等。

　　（2）機械因素,包括：系統設計不合理、氨逃逸表不準、NOx表計指示不準、閥門內漏、管道閥門破損外漏、流量計不準等。

　　（3）環境因素,包括：運行過程中催化劑自然積灰、催化劑活性衰減、機組負荷、入廠煤煤質、機組檢修質量等。

　　（4）物料因素,包括：催化劑運行中損壞堵灰、催化劑質量差、催化劑失效、液氨品質差等。

　　3.采取的措施

　　本文通過分析主要浪費源頭,尋找可以立即整改和可以在機組運行中調整的浪費點,確定了6個主要影響因素,并針對主要原因采取了相應的技術措施。

　　3.1節約意識不夠,調整不夠及時

　　原因分析：NOx排放濃度控制,是根據鍋爐負荷、脫硝進出口NOx濃度、總出口NOx濃度、噴氨量、氨逃逸量等多項指標進行噴氨調節,并調節鍋爐二次風、燃盡風門開度降低NOx生成量,達到減少噴氨量的目的,如果沒有嚴格執行就會造成液氨消耗量的增加。由于值班人員節能意識較差,調節噴氨量時沒有主動性,導致總出口NOx排放濃度經常在20mg/m3左右,氨逃逸量經常達到10ppm以上。

　　采取措施：將噴氨量、氨逃逸量列入小指標競賽項目,提高運行人員主動調節的積極性。一方面減少液氨的消耗,另一方面減少氨逃逸量,保障鍋爐尾部設備的安全運行。

　　3.2未定期進行系統燃燒調整來減少氮氧化物生成量

　　原因分析：由于未合理規劃燃燒調整項目,#2鍋爐已有兩年多時間未進行針對NOx的綜合燃燒調整試驗。運行中燃燒器存在風門拉桿跑位的情況,會導致燃燒器一、二次風量比例及內、外旋流強度發生一定程度的變化,從而影響NOx的生成量,導致液氨消耗增加。

　　采取措施：定期通過系統性的運行方式的調整,最大程度降低鍋爐原煙氣中NOx含量,并總結出一整套控制NOx含量的運行控制優化策略,為鍋爐日常運行操作調整提供科學依據。

　　3.3脫硝噴氨均勻性差

　　原因分析：由于入口NOx濃度分布不均,在相同的噴氨條件下,造成局部出口NOx濃度偏高、局部氨逃逸量偏大,液氨消耗量增加。為使排放指標合格,只能加大噴氨量,造成氨逃逸嚴重偏高,不但導致了液氨浪費,還威脅到空預器及尾部煙道的安全運行。

　　采取措施：定期進行噴氨均勻性優化調整試驗,確保SCR裝置運行一段時間后能較安全、穩定、經濟運行,避免反應器出口截面局部區域出現氨逃逸濃度超標,并為SCR運行提供技術數據。

　　3.4運行管理措施落實不到位

　　原因分析：未及時調整運行方式,制粉系統運行方式安排、配煤摻燒、配風方式選擇均存在不足。

　　采取措施：選擇合適的配風方式,控制NOx生成；合理安排制粉系統運行方式,將風煤比大的煤種安排靠上層運行；進行配煤摻燒,優化入爐煤煤質,提高入爐煤的干燥無灰基百分比；增加參數報警設置,提前預控；合理進行機組負荷分配,優先安排低氮燃燒效果差的鍋爐降負荷。

　　3.5噴氨調節閥調整不夠精確,未能實現自動調節

　　原因分析：由于氨區的液氨汽化器進口氣動閥屬于開關式閥門,造成實際管路中的供氨壓力在0.3～0.45波動,進而影響機組供氨流量同步波動,使脫硝出口值在機組負荷、風量未明顯變化的情況下呈現波動趨勢；煙囪脫硝出口濃度（送環保局）與鍋爐脫硝裝置出口NOx濃度有一定偏差；由于CEMS裝置設有反吹掃系統,使得脫硝進出口濃度在反吹掃期間大幅變動。

　　采取措施：將氨區開關式氣動門改為連續型調門,可減少脫硝系統由于供氨壓力波動帶來的擾動；進一步提高SCR裝置出口NOx濃度分布均勻性,降低局部過高的氨逃逸濃度；提高SCR出口NOx濃度在線測量值的代表性；通過試驗,采取有效的控制策略,實現噴氨調節自動化。

　　3.6系統設計不夠合理

　　原因分析：由于系統設計不夠合理,導致脫硝系統入口煙氣流場不均,引起脫硝入口煙氣溫度偏差大、局部NOx濃度嚴重偏高、兩側出口NOx濃度偏差大、兩側噴氨流量不一致等一系列問題。

　　采取措施：頂部采用斜頂結構,持續優化煙氣流場；增加噴氨管路,由18分支改為72分支,提高噴氨均勻性；噴氨管路噴嘴過于簡單,需進行優化改造,進一步提高噴氨的均勻性；增加脫硝前強聲波吹灰器,優化吹灰頻率,減少催化劑積灰。

　　4.結語

　　影響脫硝液氨消耗的因素有很多,除了設計原因、環境因素運行中較難克服外,其余影響因素可以在運行中加以控制。但對沖燃燒的鍋爐往往存在燃燒器區域側墻水冷壁高溫腐蝕的情況,若一味地強調降低NOx,將會造成水冷壁高溫腐蝕。因此,需要結合防高溫腐蝕、降低NOx、降低制粉電耗等進行綜和治理,通過一系列的冷態、熱態調整實驗來達到最佳經濟效果。