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SNCR系统氨水对锅炉工况影响的分析和技改

来源:(新疆克拉玛依新科澳石油天然气技术股份企业编辑:宋毅云 唐盼天 张军 李民发表时间:2021-12-13 15:15:56

       摘要 循环流化床锅炉使用SNCR脱销系统来降低氮氧化物(NOx)的排放量,以达到国家环保指标要求。SNCR系统在投用后,因原设计管线和阀门偏大,使得氨水的加入量不好精确控制,造成烟道烟灰潮湿塌落被堵停炉事故,经过现场分析对氨水流量控制的调节阀的改造,达到精确有效计量氨水流量,改善了锅炉燃烧工况,减小了检修期间烟风道的清灰量。

 
       氮氧化物(NOx)是造成大气污染的主要污染源之一,我国环保政策要求,燃煤锅炉应严格控制NOx 的排放。控制 NOx 排放的技术指标可分为一次措施和二次措施两类,一次措施是通过各种技术手段降低燃烧过程中的NOx生成量;二次措施是将已经生成的NOx通过技术手段从烟气中脱除。
 
       我厂有两台 UG-150/9.8-M9 的 150T/h 的循环流化床燃煤锅炉,为降低NOx 的生成量,一次措施是燃烧过程中调整一二次风量,控制 NOx,但作用
有限。主要是通过二次措施采用SNCR选择性非催化还原法烟气自动脱硝系统,在燃烧工况正常的分解炉出口喷入还原剂(氨水),将炉内燃烧生成烟气中的NOx还原为N2和H2O,从而降低NOx排放。下面对SNCR工艺流程作一简单先容。 
 
1 SNCR脱销系统
1.1 SNCR脱销系统概况
       我厂的脱销系统(SNCR)系统采用的是 20~25% 氨水为还原剂,经过加压雾化,并在线经除盐水稀释后在锅炉合适的区域,定量喷入锅炉高温区发生还原反应,生成完全洁净的氮气和水。 
 
1.2 SNCR系统工艺设备概况
       专用槽罐车送来 20% 左右的氨水,用自带快速接口的软管经接至氨水卸载泵进口,泵的进、出口阀都有手动阀。开启泵出口阀,启动卸载泵就可以向两个30m2立式氨水罐补液。氨水输送系统和除盐水输送系统在氨站房内,各设有2台氨水(除盐水)输送泵,从氨水储罐(除盐水箱)底部抽取氨水(除盐水),加压后,经流量调节阀和流量计计量后,通过静态混合器混合稀释送至25m平台SNCR分配模块的稳压器,再分配给6根喷枪。厂用压缩空气经减压阀减压后分为雾化空气和冷却空气分别送至每根喷枪。氨水和雾化风走中间,通过喷头处的雾化喷嘴雾化氨水并喷入水平烟道,冷却风走外层,冷却喷枪和喷头。厂用压缩空气经调压阀稳压为0.35—0.45MPa。 
 
2 氨水流量对炉温和烟风道积灰量的影响
 
2.1 氨水流量对锅炉工况的整体影响
       20%左右浓度的氨水与除盐水混合喷入炉膛,与烟气反应生成氮和水,降低氮氧化物浓度到国家排放指标要求内。由于喷入的氨水是常温,如果氨水和水混合后喷入量调整不好,一是会减弱脱硝效果,造成环保数据超标。二是会降低炉温,影响锅炉正常燃烧,增加燃煤消耗。 
 
2.2 氨水流量过量的影响
       多数情况运行人员会加入的过量的氨水保证环保数据不超标,结果是没有完全反应的水和反应生成的水变成水蒸汽与烟气飞灰混合流向后部烟道,含水蒸汽的飞灰自重变大,会逐渐沉落、板结,减少了水平烟道有效流通面积,加大了检修清灰工作量;或附着于垂直烟道壁上,积累多时会坍塌堵塞烟风道,给正常安全运行带来巨大隐患,也会给日后停炉检修清灰造成很大的困难。我厂一台炉就发生过几次因脱硫段前尾部烟道烟灰踏落事故,最严重一次使烟风道被堵引起锅炉大联锁动作而停炉的事故。
 
 2.3 烟灰踏落事故原因分析
       大家对垂直烟道几次烟灰坍塌的事故进行分析,认为主要原因是氨水调节阀无法控制,流量显示时有时无,运行人员为保证环保数据不超标,人为增加氨水用量造成积分潮湿板结,累积到一定量就会坍塌。大家对现场阀门进行了检查分析,原装的调节阀阀门的通径是 DN25,调节阀的 0~100% 开度对应阀门量程为0~16mm,阀门通径偏大。在实际操作中,氨水调节阀的开度通常在7%以下调整操作,调整量很小,电动调节阀为普通的调节阀,信号死区在3%左右。而给定信号开度经常在2%以 下,阀门基本不会动作。如果调节开度信号给的过大,阀门可以操作,但阀门动作量程也会偏大使氨水给入量过大,就会影响炉温,烟灰变重沉落。运行人员在没有办法的情况下,只能是关小调节阀前的手动球阀来配合电动阀门调整流量,这肯定不能满足工艺运行的调整要求。而且调节阀后的使用的电磁流量计也因为流量过小而无法显示,氨水加入量的调整全凭经验。 
 
3 解决方案
3.1 调节阀及阀门的技改
       通过以上的对比分析,大家决定对其进行技改。一开始的方案是减小氨水管线管径,从 DN25的改为DN15的,把阀门也改为DN15的,再更换一台调节精度高的电动调节阀,电磁流量计也改为DN15的小流量计。大家为此和专业做调节阀发厂家进行沟通,并来现场进行测量计算。原阀体通径量程为0~16mm,而大家正常使用的通径范围在0 ~2mm 内,这样的调节范围实在太小,大部分调节阀都无法完成这么小的精度调节,否则成本会非常昂贵。经过测量和协商决定,特制两台DN25的阀门,把阀体的通径量程改为0~5mm,来对应调节阀0~100% 开度,这样就使得 0~2mm 的使用范围对应的开度在0~40%,调整精度大大的提高,调整范围也就有了保证。调节阀和阀门都需要由专业厂家特别定制。 
 
3.2 流量计功能的处理
       修正电磁流量计的小流量切除功能,使流量计在 0~10T/h 以下的量程也能显示,监控使用的流量。
 
4 结语
       经过改造后的调节阀,安装调试后效果很好。调节阀的正常开度在20%到50%,对应阀门开度在1~3mm,大大提高了调节精度,方便了运行人员操作,氨水流量得到了有效控制调节。点炉投运一段时间后,对比前后数据发现,锅炉环保数据的指标得到了有效控制,氨水使用量还减少了20%以上,也没有再出现积灰坍塌现象,保证了锅炉安全高效运行。

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