浅谈降低脱硝液氨消耗量的技术措施

引言

某厂两台锅炉是哈尔滨锅炉厂有限责任公司生产的型号为HG-1962/25.4-YM3的超临界直流锅炉。锅炉为一次再热、单炉膛、尾部双烟道、固态排渣、对冲燃烧、旋流燃烧器、Ⅱ型锅炉。烟气脱硝采取低氮燃烧＋选择性催化还原法(SCR)工艺,脱硝系统采取高尘布置。锅炉投产后脱硝入口NoX浓度较高,造成液氨消耗量居高不下,一方面运行成本增加,另一方面,大量喷氨造成局部液氨逃逸增加,危害锅炉尾部空预器、低温省煤器、电除尘的安全运行。本文通过分析影响液氨消耗的各种因素,采取相应的措施,尽可能降低各种不利因素带来的影响,力求使脱硝液氨消耗最小化,并确保锅炉安全运行。

1锅炉存在的实际问题

#2锅炉NoX排放浓度偏高,锅炉原烟气中NoX达到500mg/m3以上,对锅炉的环保运行造成了很大压力;#2机组脱硝装置出口与烟囱入口NoX浓度偏差较大;实行超低排放标准后,液氨消耗量同比增加了17.7%。

2原因分析

影响液氨消耗量的主要原因包括以下几个方面:(1)人的因素,包括:操作不重视、操作技能不够、节约意识差、缺陷发现不及时、缺陷未及时消除等。(2)机械因素,包括:系统设计不合理、氨逃逸表不准、NoX表计指示不准、阀门内漏、管道阀门破损外漏、流量计不准等。(3)环境因素,包括:运行过程中催化剂自然积灰、催化剂活性衰减、机组负荷、入厂煤煤质、机组检修质量等。(4)物料因素,包括:催化剂运行中损坏堵灰、催化剂质量差、催化剂失效、液氨品质差等。

3采取的措施

本文通过分析主要浪费源头,寻找可以立即整改和可以在机组运行中调整的浪费点,确定了6个主要影响因素,并针对主要原因采取了相应的技术措施。

3.1节约意识不够,调整不够及时

原因分析:NoX排放浓度控制,是根据锅炉负荷、脱硝进出口NoX浓度、总出口NoX浓度、喷氨量、氨逃逸量等多项指标进行喷氨调节,并调节锅炉二次风、燃尽风门开度降低NoX生成量,达到减少喷氨量的目的,如果没有严格执行就会造成液氨消耗量的增加。由于值班人员节能意识较差,调节喷氨量时没有主动性,导致总出口NoX排放浓度经常在20mg/m3左右,氨逃逸量经常达到10ppm以上。

采取措施:将喷氨量、氨逃逸量列入小指标竞赛项目,提高运行人员主动调节的积极性。一方面减少液氨的消耗,另一方面减少氨逃逸量,保障锅炉尾部设备的安全运行。

3.2未定期进行系统燃烧调整来减少氮氧化物生成量

原因分析:由于未合理规划燃烧调整项目,#2锅炉已有两年多时间未进行针对NoX的综合燃烧调整试验。运行中燃烧器存在风门拉杆跑位的情况,会导致燃烧器一、二次风量比例及内、外旋流强度发生一定程度的变化,从而影响NoX的生成量,导致液氨消耗增加。

采取措施:定期通过系统性的运行方式的调整,最大程度降低锅炉原烟气中NoX含量,并总结出一整套控制NoX含量的运行控制优化策略,为锅炉日常运行操作调整提供科学依据。

3.3脱硝喷氨均匀性差

原因分析:由于入口NoX浓度分布不均,在相同的喷氨条件下,造成局部出口NoX浓度偏高、局部氨逃逸量偏大,液氨消耗量增加。为使排放指标合格,只能加大喷氨量,造成氨逃逸严重偏高,不但导致了液氨浪费,还威胁到空预器及尾部烟道的安全运行。

采取措施:定期进行喷氨均匀性优化调整试验,确保SCR装置运行一段时间后能较安全、稳定、经济运行,避免反应器出口截面局部区域出现氨逃逸浓度超标,并为SCR运行提供技术数据。

3.4运行管理措施落实不到位

原因分析:未及时调整运行方式,制粉系统运行方式安排、配煤掺烧、配风方式选择均存在不足。

采取措施:选择合适的配风方式,控制NoX生成;合理安排制粉系统运行方式,将风煤比大的煤种安排靠上层运行;进行配煤掺烧,优化入炉煤煤质,提高入炉煤的干燥无灰基百分比;增加参数报警设置,提前预控;合理进行机组负荷分配,优先安排低氮燃烧效果差的锅炉降负荷。

3.5喷氨调节阀调整不够精确,未能实现自动调节

原因分析:由于氨区的液氨汽化器进口气动阀属于开关式阀门,造成实际管路中的供氨压力在0.3~0.45波动,进而影响机组供氨流量同步波动,使脱硝出口值在机组负荷、风量未明显变化的情况下呈现波动趋势;烟囱脱硝出口浓度(送环保局)与锅炉脱硝装置出口NoX浓度有一定偏差;由于CEMS装置设有反吹扫系统,使得脱硝进出口浓度在反吹扫期间大幅变动。

采取措施:将氨区开关式气动门改为连续型调门,可减少脱硝系统由于供氨压力波动带来的扰动;进一步提高SCR装置出口NoX浓度分布均匀性,降低局部过高的氨逃逸浓度;提高SCR出口NoX浓度在线测量值的代表性;通过试验,采取有效的控制策略,实现喷氨调节自动化。

3.6系统设计不够合理

原因分析:由于系统设计不够合理,导致脱硝系统入口烟气流场不均,引起脱硝入口烟气温度偏差大、局部NoC浓度严重偏高、两侧出口NoC浓度偏差大、两侧喷氨流量不一致等一系列问题。

采取措施:顶部采用斜顶结构,持续优化烟气流场:增加喷氨管路,由18分支改为72分支,提高喷氨均匀性:喷氨管路喷嘴过于简单,需进行优化改造,进一步提高喷氨的均匀性:增加脱硝前强声波吹灰器,优化吹灰频率,减少催化剂积灰。

4结语

影响脱硝液氨消耗的因素有很多,除了设计原因、环境因素运行中较难克服外,其余影响因素可以在运行中加以控制。但对冲燃烧的锅炉往往存在燃烧器区域侧墙水冷壁高温腐蚀的情况,若一味地强调降低NoC,将会造成水冷壁高温腐蚀。因此,需要结合防高温腐蚀、降低NoC、降低制粉电耗等进行综合治理,通过一系列的冷态、热态调整实验来达到最佳经济效果。