SCR脱硝技术在煤粉锅炉的应用

SCR脱硝技术在煤粉锅炉的应用

刘福胜

中石化股份有限公司天津分公司天津300270

摘要：本文主要讲述了SCR脱硝技术，并对天津某公司热电部煤粉炉进行了SCR改造后的运行进行了细致的分析，对锅炉SCR改造后如何运行进行了总结，为运行中如何控制NOX的排放提出了可操作的指导建议。

关键词：SCR；NOX；脱硝

1主要设备简介

天津某公司热电部二期锅炉为两台杭州锅炉厂生产的高压、单汽包、自然循环、单炉体负压炉膛、π形布置的固态排渣煤粉炉（6、7号锅炉），后烟道下部布置两台豪顿华公司生产的回转空预器。燃用煤种为纯烟煤。

2SCR脱硝技术概述

SCR是目前国际上技术最成熟、应用最广泛的烟气脱硝技术，具有脱除效率高、无副产物、不形成二次污染，装置结构简单，运行可靠，便于维护等优点。反应原理为：在催化剂作用下，向烟气中喷入氨，将NOX还原成N2和H2O。

SCR的化学反应机理比较复杂，但主要的反应是NH3在一定的温度和催化剂作用下，有选择地把烟气中的NOX还原为N2，其过程涉及到数十个反应方程，但主要的反应过程可用以下方程来表示：

4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O

在没有催化剂的情况下，这个反应的理想温度是850℃~1050℃，即选择性非催化还原技术（SNCR）。这一温度窗口很狭窄，当温度高于1100℃时，氨气会氧化成NO，而且NOX的还原速度也会很快降下来；当温度低于800℃时，反应速度会很慢，NOX被还原的量很少，此时就需要添加催化剂，这就是选择性催化还原技术。根据所用催化剂的种类，反应温度可以选择在250℃~420℃之间，甚至可以低到80℃~150℃。

3系统设备简介

天津某公司热电部6、7号炉在2014年机组检修期间进行了SCR改造，在锅炉高温段省煤器与高温段空预器之间装设SCR催化剂，SCR系统装置由SCR催化剂、声波吹灰系统、蒸汽吹灰器组成。而在燃烧器上方有以前加装的燃尽风系统可以调节NOX生成。

我部的催化剂形式采用蜂窝式催化剂，主要化学成分为：TiO2、V2O5、WO3。催化剂层按两层设计，根据锅炉飞灰的特性合理选择孔径大小，以确保催化剂不堵灰，尽可能的降低压力损失。催化剂的运行温度范围为300~420℃。

SCR系统反应器上部设有喷氨格栅和整流格栅，烟气垂直通过反应器，还原剂氨气和稀释空气的混合设备。喷入SCR反应器烟道的氨气为空气稀释后的含5%左右氨气的混合气体。

4SCR系统投入运行后的效果试验

4.1运行初期的效果试验

在锅炉检修后，对SCR脱硝装置进行了摸底调试试验。表1列出了锅炉在不同负荷工况下的试验数据，通过表1可以看出SCR系统的投运有效的降低了锅炉的NOX排放，达到了天津市的排放标准。

表17号炉不同负荷工况下脱硝调试试验数据

通过表2可以得出以下结论：

一：由工况3、4、5看出在氨气调整门开度不变的情况下，停运一台给粉机可以降低脱硫出口氮氧化物浓度40左右，而且在停运给粉机过程中氨逃逸变化不大。

二：由结论一和工况1知，氨气调整门60，给粉机停运两台时脱硫出口氮氧化物可从178降低到100左右，满足原来车间氮氧化物调整50~100的要求。

三：由结论一和工况2知，氨气调整门50，给粉机停运两台时脱硫出口氮氧化物可从244降低到160左右，与不停运给粉机但调整门开度65时氮氧化物浓度相等，满足现在车间氮氧化物150~200的要求，氨逃逸5.6也比较低。同时可得出调整门开度从65关小到50，停运两台给粉机时脱硝效果相同。

四：工况1和工况2间隔时间为15分钟，在氨气调整门关小后氨气温度从128升到132摄氏度。可见，通过短时间停运给粉机、关小氨气调整门来提高氨气温度的方法是可行的。

5SCR系统投入后运行中的控制

5.1运行中应注意的关键点

（1）锅炉风机启动前，必须投入SCR装置的声波吹灰装置，检查吹灰系统投运正常后，方可启动锅炉吸、送风机，以防止SCR催化剂表面积灰，正常运行中，保持SCR声波吹灰长期投入，锅炉停运后，待风机全部停止方可停止声波吹灰系统。

（2）为了保证催化的寿命，催化剂对SCR系统的投入温度有一定的要求，所以规定锅炉启动后，负荷达到250t/h以上并且SCR催化剂前烟气温度300℃以上，方可投入SCR系统运行.

（3）运行中，控制锅炉SCR催化剂前后压差不超过850Pa。

（4）氨气在输送过程中会遇冷结晶，影响喷氨的均匀性，导致脱硝效率的降低和氨逃逸的升高，所以要控制氨气输送过程中的温度，尽量维持在130℃以上，以达到最好的喷氨效果。

5.2运行中的调整

锅炉启动后，在SCR未投入之前应对锅炉的各个系统进行合理的调整，控制NOX的原始值达到最低，以减少喷氨量。各系统调整建议如下：

5.2.1二次风的调节

二次风的调节是降低NOX运行调节的关键，一般认为，创造还原性燃烧气氛可以有效的减少燃烧过程中燃料型NOX的生成，在实际运行中，由于下二次风要起托火的作用，不能关得太小，在此条件下，可以通过减少中二次风和上二次风的风量，配合中下两层给粉的增加，使下两层燃烧器所处燃烧区煤粉的燃烧处于相对缺氧的还原性气氛，从而达到降低燃料型NOX生成的目的。而且二次风总门若关的太小容易加剧锅炉的结焦，所以一般二次风总门会保留一定开度。

5.2.2燃尽风的调节

燃尽风也是调节NOX的手段之一，在运行中通过开大上下两层燃尽风门来降低NOX，但是要兼顾排烟温度和一次风压。

5.2.3锅炉出口氧量的控制

在SCR系统投入后为保证SCR系统的运行效率和经济性，正常运行时应合理分配燃尽风和二次风、一次风系统各风门的开度。在低负荷时，尽量控制二次风门开度不超过30%，以保证正常的一次风压和炉膛出口氧量，随着锅炉负荷的提高，逐渐将燃尽风系统的风门开大，尽量控制SCR反应器入口NOX值不超过450mg/Nm3，以节约氨气用量。

6结论

通过试验可以看出SCR系统投入运行以后脱硝效率达到60%以上，且仍有提高的空间，可以控制烟囱NOX值排放在100mg/Nm3以下，符合天津市环保排放标准。