循环流化床锅炉烟气脱硫脱硝系统运行过程中存在的问题及处理措施樊志强

循环流化床锅炉烟气脱硫脱硝系统运行过程中存在的问题及处理措施樊志强

樊志强

山西中煤平朔能源化工有限公司，山西朔州036006

摘要：我国煤炭资源储量十分丰富，且在能源结构中煤炭具有非常重要的地位。但在煤炭利用过程中会对环境产生较大的影响，给人们的生产和生活带来许多不利因素，因此对于燃煤锅炉需要重视其运行过程中烟气脱硫脱硝技术，可以有效的减少燃煤对环境带来的污染。但在实际运行中脱硫脱硝系统容易出现问题，因此，对脱硫脱硝系统进行针对性改造与优化，确保烟气达标排放就显得尤为重要。

关键词：脱硫；脱硝；问题；措施；

1锅炉烟气脱硫脱硝系统工艺概况

平朔能源化工公司锅炉车间脱硫系统采用2炉1塔设计，共2塔，设计烟气SO2进塔浓度2266mg/Nm3。脱硝装置设计锅炉燃烧烟气中NOx浓度250mg/Nm3。目前4台锅炉共用一套氨水制备系统，每台锅炉设置17支喷枪，分别在炉膛处设置有9支、旋风分离器入口处4支及旋风分离器出口处4支；SCR反应器布置在锅炉高温省煤器与低温省煤器之间，在两级省煤器之间的3.5m空间内设置一层蜂窝式钒钛钨催化剂。

2锅炉烟气脱硫脱硝技术

2.1湿法烟气脱硫技术

（1）双碱法。这种方法主是要利用氧化钙、氢氧化钠或者亚硫酸钠溶液等来对烟气中的二氧化硫进行吸收，并在塔外利用石灰或是石灰石再生吸收浆液，并进而生成亚硫酸钙和部分硫酸钙沉淀，上清液返回到吸收系统进行循环使用。相较于石灰石/石灰法，双碱法不仅工艺和运行都十分复杂，而且所产生的副产品硫酸钙也较难处理。

（2）湿式氨法。在利用湿式氨法去除烟气中SO2的过程中，其吸收剂需要利用一定浓度的氨水，脱硫产物主要以硫酸铵为主，在利用湿式氨法脱硫过程中，不仅脱硫率较高，而且脱硫产物能够做为农肥使用。

2.2干法烟气脱硫技术

（1）喷雾干燥法脱硫技术。利用喷雾干燥塔，含SO2的烟气进入塔内后与雾化的溶液混合，从而使二氧化硫迅速溶解于滴状液体中，并与吸收剂发生化学反应。

（2）干法喷钙脱硫技术。原理是将石灰石喷入炉膛，石灰石受热分解为氧化钙和二氧化碳，氧化钙脱除一部分二氧化硫；然后生成的硫酸钙和未反应的氧化钙与飞灰一起，进入锅炉活化反应器，使未反应的氧化钙转变为氢氧化钙，进而脱除二氧化硫。

2.3烟气脱硝技术

烟气脱硝技术目前可以分为两大类：一次措施和二次措施。一次措施是通过降低燃烧过程中的NOX生成量；二次措施是将已经生成的NOX从烟气中脱除掉。

（1）低氮燃烧技术。该技术是降低燃煤NOX排放的最主要也是比较经济的技术措施，运行时没有脱硝物料消耗，主要包括：

a.空气分级燃烧。将燃烧所需要的空气量分级送入。在一级燃烧区内，使燃烧处于富燃料燃烧状态，因而抑制了热力型NOX的生成。在二级燃烧区内，其余空气以二次空气输入，使未燃尽的碳氢化合物燃尽。

b.燃料分级燃烧。该方法将燃烧分成三个区域，一次燃烧区域是在燃烧室的下部，送入80%～85%的燃料，以过量空气进行燃烧,生成NO、CO等,称为一级燃烧区。在第二燃烧区内，把其余的燃料喷入，此区内燃烧过程是在还原气氛下进行的，生成碳氢化合物基团等，这些基团把一次燃烧区中生成的部分NO还原成N2。在第三燃烧区，再把燃烧所需的其余空气送入，在该区把残余的可燃物烧完。

（2）SNCR/SCR联用技术。SNCR/SCR联用技术是指在烟气流程中分别安装SNCR和SCR装置。在SNCR区段喷入还原剂，在SNCR装置中将NOX进行脱除；在SCR区段利用SNCR工艺逃逸的氨气在SCR催化剂的作用下将烟气中的NOX还原成N2和H2O。

3锅炉烟气脱硫脱硝系统存在的问题

（1）硫酸铵结晶效果差。因除尘电袋运行时间较长，发生破损，导致过量粉尘进入脱硫塔。且硫酸铵饱和溶液的密度大约在1.25g/L～1.26g/L左右，过量的粉尘会影响硫酸铵晶核的形成。晶核太小，达不到离心机分离要求。就造成硫酸铵无法结晶，进而使浆液吸收效果变差，导致烟气出口SO2和NOX指标超标。

（2）氧化率不足。氨法脱硫产生的亚硫酸铵须全部氧化成硫酸铵才能进一步结晶干燥并得到产品。由于原设计的氧化方式为塔内氧化，且氧化风机设计不足，导致氧化率低，从而使得亚硫酸按未能有效的转化为硫酸铵。

4锅炉脱硫脱硝系统运行处理措施

4.1脱硫系统的处理措施

（1）硫酸铵结晶效果差。对破损的除尘器进行更换，从源头上减少进入脱硫液的粉尘量。其次是恢复循环液吸收SO2的能力。由于亚硫酸铵是吸收SO2的主要成分，为了防止亚硫酸氢铵产生的同离子效应影响亚硫酸铵对SO2的吸收效果，通过精确调整pH值，实现对亚硫酸氢铵的中和，这样使得脱硫浆液中的硫铵可以更好的结晶出来，实现脱硫液的循环利用。

（2）氧化系统改造。将氧化槽放置在塔外，设置单独的氧化槽，既可降低塔的高度，又能节省循环泵的能耗。通过在氧化罐底部布置曝气器，将氧化空气细化成为比表面积极大的气泡，对循环环液中的亚硫酸铵成分进行强制氧化，并对浆液起到搅拌作用，增大浆液与氧气接触的比表面积，促进氧化过程。

（3）增加炉内喷钙装置。为应对锅炉燃料煤硫含量高的现状，平朔能化公司又增设了炉内喷钙装置，整套脱硫系统由原先的炉外氨法脱硫变为炉内钙法脱硫+炉外氨法脱硫。向炉内直接添加石灰石，石灰石在高温条件下煅烧发生分解反应生成氧化钙，然后氧化钙、SO2和氧气经过化学反应生成硫酸钙，生成的固体硫酸钙随炉渣一起排出炉膛从而实现固硫的目的。该措施可有效降低炉外氨法脱硫塔需处理的SO2浓度。

4.2脱硝系统的处理措施

（1）低氮燃烧改造

为实现从源头减少氮氧化物含量，实现降低NOX的目的，对低氮燃烧系统进行如下改造：

a.布风板优化。布风板进行收缩，拆除靠近前、后墙的各一排风帽并用钢板封堵，浇注后风帽与墙的保持原间距不变，两侧墙间距不变。

b.分离器进口优化。在进口段内侧用抓钉加耐磨浇注料，缩小加速段流通截面，提高分离器进口速度。分离器阻力增加不大于200Pa。

c.二次风口优化。进一步增强下部还原气氛区域范围，减少二次风背压，需将二次风口抬高，并进一步提高二次风流速。

d.返料床及落渣口优化。为了使返料更顺畅，返料口位置重新调整，冷渣器位置重新调整，增加两台冷渣器，更好的实现选择性排渣。

（2）SNCR优化提效

通过数据计算发现原有SNCR系统脱硝效率未能达到预期目的，对SNCR系统进行如下优化提效：

a.搭建锅炉的数模和物模，对锅炉烟气系统进行仿真流场模拟，发现原设计喷枪位置欠妥，故对SNCR系统17支喷枪的布置位置进行优化；

b.根据流场模拟结果增设喷枪，根据不同负荷时的炉膛温度场设置多层喷枪，在不同负荷运行时选择最为合适的温度区域喷入氨水溶液，保证氨水可快速分解为氨气参与SNCR脱硝反应；

c.调整脱硝系统的流量分配系统和控制系统；

5结语

通过以上措施对脱硫脱硝系统进行针对性的改造和优化提效，达到了预期目的，目前平朔能化公司锅炉烟气SO2和NOX均能实现达标排放。

参考文献：

[1]刘建民.循环流化床脱硫脱硝技术的优化选择[J].科技创新与生产力，2015（10）.

[2]李肇全.循环流化床活性炭法烟气脱硫脱硝过程及其机理研究[J].科技视界，2016（7）.

[3]杨楠，王雪.循环流化床工艺脱硫脱硝实验研究[J].中国电业（技术版），2015（4）.