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[摘 要]本文介绍了低氮燃烧改造加SNCR联合脱硝技术在75t/h的应用，叙述其主要技术特点和工艺流程，验证了低氮燃烧改造加SNCR联合脱硝技术实用性和高效性，为该类型锅炉的脱硝技术的提供应用实例。
[关键词]75t/h煤粉锅炉 低氮燃烧 SNCR 脱硝
中图分类号：T6.8 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）28-0245-02
1、前言
氮氧化物（NOx）主要是随燃烧烟气排入大气的污染物，对环境可产生危害和不良影响。NOx不仅会产生光化学烟雾等危害人类的健康，而且还增加地表大气臭氧浓度、形成酸雨、导致水系统酸化、破坏森林植被、降低大气能见度、形成大气颗粒物等，影响和危害环境及生态系统。
氮氧化物（NOx）是燃煤电厂排放的主要污染物之一，2010年国家环保部发布《火电厂氮氧化物防治技术政策》规定：新建、改建、扩建的燃煤电厂，应选用装配有高效低氮燃烧技术和装置的发电锅炉。同时，环保部和国家质检总局于2011年7月29日发布了新的GB13223-2011《火电厂大气污染物排放标准》，新标准规定燃煤锅炉氮氧化物（NOx） 排放限值200mg/m3，其中重点地区燃煤锅炉氮氧化物（NOx）更是要求低于100mg/m3。
2、锅炉概述
中山市某造纸厂自备电厂2台75t/h煤粉锅炉，是杭州锅炉厂设计制造的NG-75/39-M 型中温中压自然循环汽包炉，π形布置，重型炉墙。锅炉前部为炉膛，四周布满光管水冷壁。水平烟道布置高低温过热器，尾部竖井烟道交叉布置两级省煤器和两级空气预热器。减温器布置于水平烟道顶部平台上，高温加热器切除。
炉膛断面基本为正方形，宽度 5945mm，深度 5345 mm。煤燃烧器采用四角切圆，一、二次风间隔布置，由上到下风别为三二一二一二，炉内假想切圆直径为Ф424 mm。本锅炉制粉系统按钢球磨煤机中间储仓、热风送粉设计，燃用混合煤，固态排渣，平衡通风。设计参数如下：
锅炉参数（表1）：
煤质分析报告（表2）：
3、NOx控制技术与分析生成机理
煤粉在燃烧过程中会产生三种形式的NOx，包括热力型，燃料型， 瞬发型，燃料型NOx比例较大，约为60%～80%以上，热力型约占总量的20%，而瞬發型反应生成的NOx只占很小的比例。图1为煤粉锅炉中三种类型的NOx生成量与炉温的关系及各自生成量的范围。
根据以上所述燃煤锅炉NOx产生的机理及影响因素，对于燃煤锅炉NOx的控制主要有三种方法：①燃烧前脱硝；②燃烧过程中脱硝；③烟气脱硝，即燃烧后NOx控制技术。前两种方法是减少燃烧过程中NOx的生成量，燃烧中脱硝主要为各种低NOx燃烧技术，第三种方法则是对燃烧后烟气中的NOx进行治理，主要技术有：选择性催化还原技术（SCR）、选择性非催化还原技术（SNCR）及SNCR+SCR组合脱硝技术等。
4、NOx脱硝方案线路
目前常用烟气脱硝技术有：低氮燃烧改造技术、选择性催化还原技术（SCR）、选择性非催化还原技术（SNCR）和上述技术的组合技术，包括低氮燃烧-SNCR技术、SNCR-SCR（表3）。
根据现场实地调研和数据采集，此锅炉烟气中的NOx排放浓度较高，基本上在600-800 mg/Nm3，最高达到800mg/Nm3（干基，6%O2含量）。为确保脱硝工程在锅炉80-100%负荷情况下，烟气中的NOx排放浓度长期稳定达标，确定以800mg/Nm3（干基，6%O2含量）作为NOx排放基准浓度，本项目的脱硝效率要求达到75%，最终的烟气NOx排放浓度需控制在200mg/Nm3（干基，6%O2含量）以下，根据本项目的锅炉性能和燃烧方式特点，同时结合CFD建模，选择决定采用低氮燃烧LNB+OFA和SNCR技术：
4.1 低氮燃烧技术
低NOx燃烧技术方案采用目前最主流的空气分级燃烧技术，同时结合高浓淡比可调式煤粉低NOx燃烧器、侧边风等多项NOx控制技术，通过使用CFD建模技术，准确模拟炉内流场、燃烧状况、NOX生成过程等机理，找到最佳的欠氧燃烧方式，从而抑制这些区域NOx的形成，做到在基本不影响锅炉效率的前提下大幅降低燃烧NOx生成量。图2为浓度煤粉燃烧器示意图。
在对原有煤粉燃烧器、二次风喷口、二次风风门进行改造的同时，增加燃尽风（SOFA）喷口，燃尽风（SOFA）是采用改变煤粉的燃烧条件， 抑制NOx的生成。燃尽风 （SOFA）供给各燃烧器的空气量控制在理论空气量的85%左右，使煤粉在缺氧的燃烧条件下燃烧，此时主燃烧区内空气过剩系数α约为1.0，在这一燃烧区域内为还原性气氛，从而抑制NOx的生成。之后烟气进入还原区，主燃区生成的NOx在这一区域内发生焰内分解和还原，另一方面，由于此处的空气过剩系数较主燃区稍高，促进了碳的完全燃烧。为了完成全部燃烧过程，完全燃烧所需的空气从燃烧器的上方喷入，区域空气过剩系数α>1的条件下完成全部燃烧过程。由于整个燃烧过程所需空气是分级供入炉内的，使整个燃烧过程分为两级或两级以上进行。
本次改造，上下层燃烧器标高不变，二次风喷口适当缩小，燃烧器切圆直径为φ424，SOFA燃尽风喷口安装在锅炉标高12.66米处，从锅炉四角的二次风道引出，水平进入锅炉炉膛，燃尽风切圆直径为φ424，燃尽风道设调节风门，风道中布置柔性补偿器，以保证锅炉本体钢架不承受更多的载荷，并满足膨胀要求。
改造前煤粉燃烧器参数（表4）：
改造后煤粉燃烧器设计参数（表5）：
4.2 选择性非催化还原技术SNCR
SNCR系统主要包括干尿素的贮存及输送，尿素溶液储存制备系统，循环系统，SNCR稀释和计量系统，分配系统，喷射系统和DCS控制系统等六部分。
[关键词]75t/h煤粉锅炉 低氮燃烧 SNCR 脱硝
中图分类号：T6.8 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）28-0245-02
1、前言
氮氧化物（NOx）主要是随燃烧烟气排入大气的污染物，对环境可产生危害和不良影响。NOx不仅会产生光化学烟雾等危害人类的健康，而且还增加地表大气臭氧浓度、形成酸雨、导致水系统酸化、破坏森林植被、降低大气能见度、形成大气颗粒物等，影响和危害环境及生态系统。
氮氧化物（NOx）是燃煤电厂排放的主要污染物之一，2010年国家环保部发布《火电厂氮氧化物防治技术政策》规定：新建、改建、扩建的燃煤电厂，应选用装配有高效低氮燃烧技术和装置的发电锅炉。同时，环保部和国家质检总局于2011年7月29日发布了新的GB13223-2011《火电厂大气污染物排放标准》，新标准规定燃煤锅炉氮氧化物（NOx） 排放限值200mg/m3，其中重点地区燃煤锅炉氮氧化物（NOx）更是要求低于100mg/m3。
2、锅炉概述
中山市某造纸厂自备电厂2台75t/h煤粉锅炉，是杭州锅炉厂设计制造的NG-75/39-M 型中温中压自然循环汽包炉，π形布置，重型炉墙。锅炉前部为炉膛，四周布满光管水冷壁。水平烟道布置高低温过热器，尾部竖井烟道交叉布置两级省煤器和两级空气预热器。减温器布置于水平烟道顶部平台上，高温加热器切除。
炉膛断面基本为正方形，宽度 5945mm，深度 5345 mm。煤燃烧器采用四角切圆，一、二次风间隔布置，由上到下风别为三二一二一二，炉内假想切圆直径为Ф424 mm。本锅炉制粉系统按钢球磨煤机中间储仓、热风送粉设计，燃用混合煤，固态排渣，平衡通风。设计参数如下：
锅炉参数（表1）：
煤质分析报告（表2）：
3、NOx控制技术与分析生成机理
煤粉在燃烧过程中会产生三种形式的NOx，包括热力型，燃料型， 瞬发型，燃料型NOx比例较大，约为60%～80%以上，热力型约占总量的20%，而瞬發型反应生成的NOx只占很小的比例。图1为煤粉锅炉中三种类型的NOx生成量与炉温的关系及各自生成量的范围。
根据以上所述燃煤锅炉NOx产生的机理及影响因素，对于燃煤锅炉NOx的控制主要有三种方法：①燃烧前脱硝；②燃烧过程中脱硝；③烟气脱硝，即燃烧后NOx控制技术。前两种方法是减少燃烧过程中NOx的生成量，燃烧中脱硝主要为各种低NOx燃烧技术，第三种方法则是对燃烧后烟气中的NOx进行治理，主要技术有：选择性催化还原技术（SCR）、选择性非催化还原技术（SNCR）及SNCR+SCR组合脱硝技术等。
4、NOx脱硝方案线路
目前常用烟气脱硝技术有：低氮燃烧改造技术、选择性催化还原技术（SCR）、选择性非催化还原技术（SNCR）和上述技术的组合技术，包括低氮燃烧-SNCR技术、SNCR-SCR（表3）。
根据现场实地调研和数据采集，此锅炉烟气中的NOx排放浓度较高，基本上在600-800 mg/Nm3，最高达到800mg/Nm3（干基，6%O2含量）。为确保脱硝工程在锅炉80-100%负荷情况下，烟气中的NOx排放浓度长期稳定达标，确定以800mg/Nm3（干基，6%O2含量）作为NOx排放基准浓度，本项目的脱硝效率要求达到75%，最终的烟气NOx排放浓度需控制在200mg/Nm3（干基，6%O2含量）以下，根据本项目的锅炉性能和燃烧方式特点，同时结合CFD建模，选择决定采用低氮燃烧LNB+OFA和SNCR技术：
4.1 低氮燃烧技术
低NOx燃烧技术方案采用目前最主流的空气分级燃烧技术，同时结合高浓淡比可调式煤粉低NOx燃烧器、侧边风等多项NOx控制技术，通过使用CFD建模技术，准确模拟炉内流场、燃烧状况、NOX生成过程等机理，找到最佳的欠氧燃烧方式，从而抑制这些区域NOx的形成，做到在基本不影响锅炉效率的前提下大幅降低燃烧NOx生成量。图2为浓度煤粉燃烧器示意图。
在对原有煤粉燃烧器、二次风喷口、二次风风门进行改造的同时，增加燃尽风（SOFA）喷口，燃尽风（SOFA）是采用改变煤粉的燃烧条件， 抑制NOx的生成。燃尽风 （SOFA）供给各燃烧器的空气量控制在理论空气量的85%左右，使煤粉在缺氧的燃烧条件下燃烧，此时主燃烧区内空气过剩系数α约为1.0，在这一燃烧区域内为还原性气氛，从而抑制NOx的生成。之后烟气进入还原区，主燃区生成的NOx在这一区域内发生焰内分解和还原，另一方面，由于此处的空气过剩系数较主燃区稍高，促进了碳的完全燃烧。为了完成全部燃烧过程，完全燃烧所需的空气从燃烧器的上方喷入，区域空气过剩系数α>1的条件下完成全部燃烧过程。由于整个燃烧过程所需空气是分级供入炉内的，使整个燃烧过程分为两级或两级以上进行。
本次改造，上下层燃烧器标高不变，二次风喷口适当缩小，燃烧器切圆直径为φ424，SOFA燃尽风喷口安装在锅炉标高12.66米处，从锅炉四角的二次风道引出，水平进入锅炉炉膛，燃尽风切圆直径为φ424，燃尽风道设调节风门，风道中布置柔性补偿器，以保证锅炉本体钢架不承受更多的载荷，并满足膨胀要求。
改造前煤粉燃烧器参数（表4）：
改造后煤粉燃烧器设计参数（表5）：
4.2 选择性非催化还原技术SNCR
SNCR系统主要包括干尿素的贮存及输送，尿素溶液储存制备系统，循环系统，SNCR稀释和计量系统，分配系统，喷射系统和DCS控制系统等六部分。