【摘要】宜兴华润热电有限公司通过将三次风引入一次风的半乏气送粉改造，大幅提升了低氮燃烧效果，解决了不同侧制粉系统运行对低氮燃烧和脱硝带来的巨大差异，改善了尾部烟道流场分布不均，使脱硝还原剂尿素耗量和氨逃逸大幅下降，空预器严重堵灰现象得到控制。
【关键词】耦合脱硝 三次风 乏气送粉 流场不均 空预器 堵灰
1 前言
锅炉脱硝改造后由于烟气流场不均和氨逃逸大，很多电厂普通存在脱硝改造后空预器腐蚀堵灰的问题。对于采用尿素作为还原剂的SNCR+SCR耦合脱硝法的锅炉，由于流场分布不均更差，空预器发生堵灰的情况也更加严重。宜兴华润热电有限公司260t/h锅炉脱硝后，通过实施三次风半乏气送粉改造，以及尾部尿素喷枪的优化改造，使耦合脱硝系统的运行得到大幅优化，也使脱硝改造后存在空预器堵灰问题得到了根本性的根治。
2 概述
宜兴华润热电有限公司2×60MW机组,锅炉是无锡锅炉厂制造的UG-260/9.8-M型高温、单锅筒、自然循环、“Ⅱ”型布置的固态排渣煤粉炉。制粉系统采用中间储仓式热风送风。
脱硝系统采用SNCR+SCR耦合脱硝技术，还原剂采用尿素溶液，SNCR部分采用喷枪向炉膛喷入尿素溶液，热解后生成氨气在高温区产生SNCR还原反应，将NOX还原成氮气，未反应完的氨气流向尾部SCR催化剂内，继续与剩余的NOX进行反应，从而实现脱硝的目的。
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3脱硝改造后存在问题
（1）两台炉脱硝系统运行，90%负荷率下尿素耗量达8.5吨，严重超出设计耗量（设计尿素耗量100%负荷下每小时120kg，两台炉一天额定负荷下设计耗用5.76吨）。
（2）两台炉脱硝系统氨逃逸运行中经常处于爆表状态（16ppm以上），且尿素溶液热分解不充分，低温空预器、水平烟道、电除尘内部积灰结垢严重，两台炉电除尘一电场由于积灰已不能正常投运，烟尘排放已受到环保考核，公司承受较大的环保压力。
4 三次风半乏气送粉改造
4.1问题分析与调研
上述存在的两个问题已严重影响到宜兴华润锅炉与电除尘的安全经济运行，加以解决已是迫在眉睫。
宜兴项目#1、2锅炉（260t/h）分别于2012年10月和2013年12月间进行了低氮燃烧器改造，锅炉一次风燃烧器为直流燃烧器，正四角切圆布置，中\上层二次风切圆反切布置。喷嘴按进风性质分为一、二、三次风、SOFA风口（自上而下排列为上SOFA、下SOFA、上三、下三、上二、上一、中二、下一、下二风）。其中三次风四角进风，A制粉系统三次风布置在上层，B制粉系统三次风布置在下层。
宜兴项目制粉系统采用中间贮仓式热风送粉制粉系统，其三次风喷嘴布置在主燃区的上层区域，由于三次风率大，风速高，磨煤机的投停会使炉膛出口烟气中NOx的浓度波动范围较大，炉膛出口烟温异常，而且飞灰含碳量增加。分析其原因主要是：在保持入炉总空气量不变的前提下，三次风的投入会分流部分其下部主燃烧区的空气量（三次风率即为分流的空气份额），虽然有利于下部主燃区中煤粉欠氧燃烧抑制NOx的生成，但是随着三次风的投入特别是在一炉两磨运行的时候，由于30%-40%的三次风率投入主燃区上层区域，导致主燃区中下部区域的二次风风量减小，主燃区的煤粉空气量不足，大部分煤粉只能在锅炉上部区域燃烧，导致火焰中心上移，飞灰可燃物增加，燃烧效率降低；同时大量的温度较低三次风在上部主燃区上部投入，特别是一炉两磨运行时，叠加在一起的低温三次风射流会稀释下部一次风中煤粉燃烧产生的高温烟气，减缓煤粉中焦炭燃烧速度，也使得火焰中心上移，飞灰可燃物增加，从而降低了SNCR效率。
2014年11月，通过与浙江大学热能研究所沟通讨论，决定将原一次风送粉改造为三次风半乏气送粉，提出将减少三次风送入主燃烧区提升低氮燃烧器低氮效果的解决方案。同时赴杭州半山电厂考察，确认通过三次风改接入一次风的改造，能较好的提升低氮燃烧器的低氮效果。
宜兴项目锅炉在制粉系统运行时，脱硝尿素耗用量比制粉系统停运时至少要增加1倍以上，且A、B侧制粉系统运行对脱硝效率及尿素耗量、氨逃逸率相差较大，A侧制粉系统运行时尿素耗量几乎是B侧制粉系统运行时的1.8倍。主要原因是A侧制粉系统的三层风布置在下层（B侧三次风布置在A侧之上），三次风含氧量高，过早向低氮燃烧区补充氧份造成低氮效果下降。运行工况的巨大差异也表明三次风对低氮、脱硝效率、氨逃逸率的影响极大，要进行烟气脱硝系统的完善优化改造，必须对三次风系统实施改造，以减小三次风的影响。
4.2改造方案与实施
a) 三次风半乏气送粉改造改造方案
将三次风引入一次风
从A、B制粉系统2台排粉风机出口至磨煤机循环管风门前引出一根母管，分设手动蝶阀和电动调阀，根据磨煤机投运情况调整进气量；从母管上接8路支路分别引至一次风管，每路支管设手动蝶阀。由此，既不影响磨粉机制粉出力，又能够大大减少进入主燃区上部的三次风及细粉，从而减轻对SNCR反应的影响。
运行中，三次风不再直接喷入炉内主燃烧区对低氮效果造成影响，而是大部分进入一次风。原热一次风风门处于半开状态，这样用来输送煤粉的一次风即为热风与三次风乏气的混合状态，可称为半乏气送粉系统。三次风不直接喷入炉内不仅消除了三次风对主燃烧区的影响，也解决了A、B制粉系统运行对低氮燃烧和脱硝带来的巨大差异问题。
在热控保护方面，设置制粉系统排粉机运行中跳闸联关对应的电动蝶阀的联锁保护，防止热风倒灌进跳闸的制粉系统内部。
在三次风分配母管上增加一个压力测点，便于调配一次风、三次风以及两套制粉系统同时运行时三次进入一次风管的风量。
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b) 改造的实施
宜兴项目于2014年12月和2015年2月份，分别完成了#1、2炉三次风并入一次风的半乏气改造，并于2015年3月完成最终调试。
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5效果评估
宜兴项目通过热风送粉改半乏气送粉和尾部补氨喷枪进行优化改造后，低氮燃烧器低氮效果显著提升，低氮后NOX排放从改造前的400mg/m3下降至250mg/m3左右，SNCR+SCR耦合脱硝流场均匀性得到较大幅度的改善，在达标排放的前提下，氨逃逸从16ppm（甚至爆表）下降至5ppm以下，两台炉脱硝尿素耗量也从改造前7t/天下降至3t/天左右，已大幅低于5.76/天的设计值，取得了较好的效果。
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6结论
对于有三次风的热风送粉的中间储仓式制粉系统，低氮燃烧器出口NOX含量高，脱硝系统承受压力大，为了达到达标排放造成脱硝还原剂超设计值和氨逃逸较高，不仅增加了脱硝运行成本，还会造成空预器严重堵灰和电除尘积尘被迫退出的严重安全隐患。
宜兴华润热电有限公司通过将三次风引入一次风的半乏气送粉改造，大幅提升了低氮燃烧效果，解决了不同侧制粉系统运行对低氮燃烧和脱硝带来的巨大差异。锅炉尾部烟道通过布置新型多点喷枪，根据烟气流场分布不均情况合理设置补氨点，利用省煤器管排的整流效应，改善了尾部烟道流场分布不均，使脱硝还原剂尿素耗量和氨逃逸大幅下降，空预器和电除尘严重堵灰现象得到有效控制。
对于采用中储式热风送粉制粉系统，锅炉半乏气送粉技术改造可大幅减小三次风对低氮燃烧器的影响，大幅提升低NOx效果，从根本上减小脱硝达标压力，减小脱硝还原剂的消耗量和费用，从而也能控制氨逃逸不超标，防范尾部空预器发生硫酸氢铵腐蚀堵灰。
对采用SNCR脱硝及SNCR+SCR耦合脱硝的锅炉，锅炉半乏气送粉技术改造可改善烟气流场均布，调整SNCR喷枪布置点的温度场至最佳反应温度，提升SNCR效率，降低氨逃逸率。
宜兴华润热电有限公司三次风半乏气送粉改造对脱硝系统进行优化目前在全国为首例应用成功案例，对中储式热风送风制粉系统的大小型燃煤锅炉均有广泛的推广应用价值。其改造方法和运行措施已在登封华润与华电杭州半山电厂推广应用，取得较好的实际效果。
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