[摘 要]根据CFB锅炉特点，结合电厂实际情况，采用SNCR技术和新型三流体喷枪，降低锅炉NOx排放。
　　[关键词]CFB锅炉 脱硝 三流体喷枪
　　中图分类号：TB 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）35-0190-01
　　随着中国经济的快速发展，大气污染变得越来越严重，火电厂燃煤中排放的氮氧化物（NOx）是造成大气污染的主要成分之一，如何经济有效地控制燃煤中NOx 的排放量是我国乃至世界节能减排领域中急需解决的关键问题。目前国内外采用较多的脱硝技术主要有：选择性催化还原法脱硝技术（简称SCR）、选择性非催化还原法脱硝技术（简称SNCR）。这两种脱硝技术的原理都是利用氨做还原剂，将烟气中有害的氮氧化物还原，生成无害的氮气和水。
　　兖矿集团南屯电力分公司规模为3炉2机，装机容量为2×50MW，3台蒸发量为220t/h的煤泥循环流化床锅炉，2台抽汽式汽轮发电机组。电厂以煤矿洗煤厂洗选过程中产生的煤泥、煤矸石为燃料，是矿区低热值燃料综合利用及热电联产企业。
　　1 脱硝技术的选择
　　在流化床锅炉，特别是循环流化床锅炉中SNCR 脱氮效率较高，这与循环流化床锅炉的温度和物料循环的影响有关。在循环流化床中，床温通常在800℃-950℃ 的范围内，且由于循环物料的热容量很大，温度稳定。循环流化床的床温范围正好是与SNCR 最佳反应温度范围相同，而且从炉膛的尾部到旋风分离器中的温度都适于SNCR 反应，延长了还原剂与氮氧化物反应的时间，提高了NOx 脱除效率。此外，循环流化床中物料被流化，SNCR 反应区的物料浓度较高，而且循环流化床中通常利用石灰石脱硫，循环物料富含CaO 等活性成分，大大的促进了SNCR 反应。本项目脱硝方案采用SNCR工艺，还原剂采用氨水浓度约10%，脱硝效率设计值≥60 %，性能保证值≥50 %。
　　2 喷射点的技术研究
　　在CFB锅炉中，炉膛出口至分离器出口烟气基本上处于800-950℃的恒温状况，停留时间较长，一般为2-3秒，这为SNCR的实现提供了良好的环境。在此区域内，烟气与循环物料的气固两相流实现分离，气体与气固之间混合剧烈，为还原剂和烟气中的NOx均匀混合接触提供了条件。尤其是燃煤循环流化床锅炉的循环物料以燃料中的灰为主，而燃料灰是富含铁、镍、铝、钛等金属化合物的多孔介质，这些金属化合物对于氨还原NOx具有显著的催化作用，多孔介质为还原反应提供了活性位，这样就使得无外加催化剂的还原反应反应具有强烈的选择性催化反应特性，从而可以实现无催化剂消耗的SCR。这些优越的反應条件，使得CFB锅炉的SNCR效率明显高煤粉炉，可以在相同的氨氮比条件下将脱硝效率提高到70%以上。根据CFB锅炉的燃烧和结构特点，分离器内部烟气混合强烈，烟气停留时间长，燃烧温度正好处于脱硝反应最佳温度场，分离器入口区域成为SNCR系统还原剂喷入的绝佳位置。为更科学的确定喷枪位置，对锅炉旋分分离器进行流场和喷枪主要参数进行数值模拟。
　　从烟气停留时间迹线分布可以看出，烟气在分离器内的停留时间时均值超过2s，具有较长的停留时间，加装SNCR系统之后，较长的停留时间可以促进反应的发生，在一定程度上促进SNCR反应充分进行。
　　3 喷枪的设计及安装
　　经数字模拟，在喷枪的流量为200kg/h时，在粒径从50μm增加到100μm时，覆盖度从50%左右增加到85%左右。在100μm时，针对此锅炉，这个粒径范围内水分的蒸发时间和穿透度均为最佳。粒径过小覆盖度不够，粒径过大存在喷射至对墙的风险。本次项目选用雾化粒径为100μm左右的喷枪。
　　经研究，本项目选择采用了三流体雾化喷枪，主要由如下结构组成：还原剂通道、冷却风通道、压缩空气雾化喷嘴、快速接头等组成；喷枪各部件均采用不锈钢材料制造，压缩空气雾化喷嘴采用进口316L不锈钢制作，外层喷涂进口陶瓷涂层，该涂层许用温度2900°C，对所有金属和非金属基质具有优秀的附着力，比普通基质材料的耐磨性高4倍，适用于各种恶劣环境。雾化风为压缩空气，作用是防止喷嘴快速磨损、增加还原剂穿透度、增加还原剂雾化细度。冷却风为冷二次风，作用是防止锅炉受热面腐蚀、防止喷枪枪体与套管之间堵灰、冷却喷枪端部。
　　4 实施效果
　　该项目实施后，可以将NOX的排放浓度降低到200mg/Nm3以下，脱硝改造后，按年运行8000小时计算，单台锅炉NOX的年减排量约300吨，公司两台锅炉运行，年减排约600吨，对改善当地的大气环境、生态建设有着重要作用，环境与社会效益非常显著。