劉 民，江 輝，擺金山，趙修華，吳曉烽

（1.中國石油工程建設(shè)公司新疆設(shè)計分公司，烏魯木齊 830019；2.上海同濟華康環(huán)境科技有限公司，上海 200092）

燃煤電站SCR脫硝技術(shù)改造

劉 民1，江 輝1，擺金山1，趙修華2，吳曉烽2

（1.中國石油工程建設(shè)公司新疆設(shè)計分公司，烏魯木齊 830019；2.上海同濟華康環(huán)境科技有限公司，上海 200092）

對烏魯木齊市某石化公司熱電廠4號410t/h鍋爐進行脫硝系統(tǒng)改造，采用“低NOx燃燒技術(shù)+選擇性催化還原技術(shù)（SCR）”，將現(xiàn)有燃燒器改造為低NOx燃燒器（LNB），SCR脫硝反應器布置在鍋爐省煤器和空預器之間，采用高溫高塵布置方式，并進一步優(yōu)化SCR反應器鋼結(jié)構(gòu)，減輕鋼結(jié)構(gòu)支架負荷，使得最終出口煙氣中NOx的排放濃度滿足國標排放限值100mg/Nm3。

低NOx燃燒；SCR；空預器

1 前言

烏魯木齊市某石化公司熱電廠4號410t/h鍋爐為SG-410/9.8-M480型單汽包、單爐膛、Π型布置的高壓自然循環(huán)煤粉鍋爐，采用球磨機中儲式乏氣送粉系統(tǒng)，四角切圓燃燒、干式除渣。在鍋爐BMCR工況下，省煤器出口（脫硝裝置入口）NOx濃度為650mg/Nm3（以NO2計）。

根據(jù)該公司現(xiàn)有條件和我國新的《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223-2011）中規(guī)定的NOx排放限值為100mg/Nm3，結(jié)合技術(shù)改造技術(shù)風險小、技術(shù)成熟、設(shè)備投資以及技改裝置變動等因素，確定本次技改總工藝為“低NOx燃燒技術(shù) + 選擇性催化還原技術(shù)（SCR）”。

2 脫硝技術(shù)介紹

2.1 低NOx燃燒技術(shù)

低氮燃燒技術(shù)是通過降低燃燒反應溫度，減少過量空氣系數(shù)，縮短煙氣在高溫區(qū)的停留時間等手段達到控制NOx的目的，其是現(xiàn)階段降低燃煤鍋爐NOx排放最主要也較經(jīng)濟的方法。由于低氮燃燒技術(shù)工藝成熟，投資及運行費用相對較低，已在火電廠的NOx排放控制中得到了較多應用。目前，常用的低NOx燃燒技術(shù)包括燃燒分級技術(shù)、空氣分級燃燒技術(shù)、和低NOx燃燒器（LNB）。

（1） 燃燒分級技術(shù)

在主燃燒器形成初始燃燒區(qū)的上方噴入二次燃料，形成富燃料燃燒的再燃區(qū)，NOx進入該區(qū)將被還原成N2，為了保證再燃區(qū)的不完全燃燒產(chǎn)物能夠燃盡，在再燃區(qū)的上面還需布置燃盡風噴口。改變再燃燒區(qū)的燃料與空氣的比例是控制NOx排放量的關(guān)鍵因素。存在的問題是為了減少不完全燃燒損失，需加空氣對再燃區(qū)煙氣進行三級燃燒，因而配風系統(tǒng)比較復雜。

（2）空氣分級技術(shù)

空氣分級技術(shù)的主要原理是將燃料的燃燒過程分段進行。該技術(shù)是將燃燒用風分為一、二次風，減少煤粉燃燒區(qū)域的空氣量（一次風），提高燃燒區(qū)域的煤粉濃度，推遲一、二次風混合時間，這樣煤粉進入爐膛時就形成了一個富燃料區(qū)，使燃料在富燃料區(qū)進行缺氧燃燒，以降低燃料型NOx的生成。缺氧燃燒產(chǎn)生的煙氣再與二次風混合，使燃料完全燃燒。

（3）低NOx燃燒器（LNB）

將前述的空氣分級及燃料分級的原理應用于燃燒器的設(shè)計，盡可能地降低著火區(qū)的氧濃度和溫度，從而達到控制NOx生成量的目的，這類特殊設(shè)計的燃燒器就是低NOx燃燒器，一般可以降低NOx排放濃度的30%～50%。

2.2 選擇性催化還原技術(shù)（SCR）

SCR是一種通過在煙氣中噴入合適的還原劑，在一定溫度條件（一般為300℃～450℃）下利用催化劑將煙氣中的NOx轉(zhuǎn)化為氮氣和水的技術(shù)。常用的還原劑是液氨、氨水和尿素，催化劑為釩基氧化物催化劑。SCR系統(tǒng)技術(shù)成熟、NOx脫除效率高，可以和其他脫硝方式聯(lián)合使用，在西歐、日本和美國得到廣泛的應用，也是我國目前選擇的主流工藝。

3 技術(shù)改造內(nèi)容

（1）低氮燃燒改造

將該熱電廠4號鍋爐現(xiàn)有的燃燒器改造或更換為低氮燃燒器LNB系統(tǒng)，降低燃燒過程中NOx的生成量，并增設(shè)燃盡風SOFA系統(tǒng)，進一步降低燃燒過程中生成的NOx。燃燒器改造前后的對比如圖所示。

（2）SCR反應系統(tǒng)

該4號鍋爐脫硝設(shè)置的SCR反應系統(tǒng)為整體反應器，結(jié)構(gòu)簡單，每只重量約為80噸，通過對反應器本體的結(jié)構(gòu)優(yōu)化可減小整體鋼支架的荷載，反應器尺寸為6.10（W）×8.37（L）×10（H）（m），布置在鍋爐省煤器與空預器之間的“高溫高塵”段，在省煤器下設(shè)置5只灰斗，反應器內(nèi)煙氣豎直向下流動，反應器入口設(shè)氣流均布裝置，反應器入口及出口段設(shè)導流板，以保證進入催化劑表面的進口煙氣流場分布均勻，防止煙氣積灰和磨損。反應器內(nèi)部各類加強板、支架應設(shè)計成不易積灰的型式，同時考慮熱膨脹的補償措施。SCR反應系統(tǒng)內(nèi)煙氣流速（流速 = 實際煙氣體積流量/反應器截面積）為4.5m/s。該項目的脫硝原料為液氨，在液氨存儲和供應區(qū)，液氨通過管線被送往SCR反應系統(tǒng)以供使用。自氨供應區(qū)來的氨氣與稀釋風機來的空氣在氨/空氣混合器內(nèi)充分混合后進入SCR反應器進行脫硝反應。稀釋風機流量按100%負荷時，氨量對空氣的混合比為小于5%。氨的注入量由SCR反應器進、出口NOx、O2在線監(jiān)視分析儀測量值來聯(lián)鎖控制。

（3）空預器的移位及修復

該4號鍋爐脫硝原上級空預器的移位及其他相關(guān)的冷熱風道改造工作，對下級熱管空預器進行抽管防堵改造。移位修復后的空預器放置于SCR脫硝反應器下面，采用光管，移位后的空預器較原來煙溫可降低40℃，保證整個排煙溫度較現(xiàn)排煙溫度降低10℃以上。移位前空預器重量約為180噸，由于增加管束重量，移位修復后的空預器大約重240噸。

4 脫硝裝置基本參數(shù)

在鍋爐BMCR工況下，省煤器出口（低NOx燃燒器入口）煙氣中NOx含量為650mg/Nm3，煙氣含塵量≤40,000mg/Nm3。因此，整套脫硝系統(tǒng)的性能參數(shù)如表所示。

5 結(jié)語

根據(jù)此石化公司現(xiàn)有條件和我國新的《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223-2011）規(guī)定，對該石化公司熱電廠4號鍋爐進行脫硝裝置改造。改造內(nèi)容包括燃燒器改造、選擇性催化還原（SCR）技術(shù)改造和空預器改造。將原有燃燒器改造為低NOx燃燒器（LNB），SCR反應器以高溫高塵方式布置于鍋爐省煤器和空預器之間，將空預器移位修復，進一步降低排煙溫度，旨在使得最終出口煙氣中NOx的排放濃度滿足國標排放限值100mg/Nm3。

[1] 火電廠大氣污染物排放標準（GB 13223-2011）[S].

[2] 黃少波，趙景偉，劉志國.淺析330MW電站鍋爐SCR脫硝技術(shù)改造[J].金田， 2013 （7）： 102.

[3] 段傳和，夏懷祥.燃煤電站SCR煙氣脫硝工程技術(shù)/中國大唐集團科技工程有限公司[M].北京：中國電力出版社，2009.

[4] 鐘秦.燃煤煙氣脫硫脫硝技術(shù)及工程實例[M].北京：化學工業(yè)出版社，2002.

[5] 張起，杜京武.低NOx燃燒技術(shù)[J].黑龍江電力，2004（1）.

[6] 周新雅.大型燃煤電站鍋爐低氮燃燒技術(shù)分析及應用策略[J].華東電力，2003（10）： 6-12.

[7] 馬曉馳.選擇性催化還原廢氣脫硝技術(shù)及應用[J].化工環(huán)保，2005，25（5）： 358-360.

Technical Reform of SCR Denitration in Coal-fired Power Station

LIU Min1, JIANG Hui1, BAI Jin-shan1, ZHAO Xiu-hua2, WU Xiao-feng2
(1.China Petroleum Engineering & Construction Corp. Xinjiang Design Branch, Urumchi 830019;
2. Shanghai Tongji Huakang Environmental Technology Co., Ltd, Shanghai 200092, China)

The denitration system in the 410t/h boiler of the No.4 of the heat and power plant of a certain petroleumchemical company in Urumchi is reconstructed. The burner is reformed into the low NOxburner (LNB) by adopting “LNB+SCR”. The SCR denitration reactor is disposed between coal-saver and air pre-heater of the boiler. By adopting high temperature and high dust disposal mode and optimizing SCR reactor steel structure as well as mitigating bracket load of the steel structure, the NOxemission concentrations in exit flue gas meet 100mg/Nm3of the emission limit value of the international standard.

low NOxburning; SCR; air pre-heater

X701

A

1006-5377（2015）03-0021-03

科研項目名稱：組合脫硝技術(shù)在燃煤鍋爐中的應用與技術(shù)集成研究；編號：CPECC2012KJ27。