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循环流化床锅炉SNCR还原剂喷射系统布置方式研究 池作和吴迪张光学 (中国计量学院计量测试工程学院，浙江杭州310018) 摘要：对循环流化床锅炉SNCR过程中还原剂与烟气的混合情况进行了数值模拟，分析了不同 烟气量和喷射点布置对混合情况的影响。计算结果表明，当还原荆喷射点设置在分离器进口烟道时， 还原剂和烟气在分离器内大部分区域混合很好，烟气量降低对混合效果影响不大。当还原剂喷射点布 置在分离器内部时，还原荆与烟气混合效果较差。大部分还原剂从中心筒“短路”流出旋风分离器。 在一台75t／h的循环流化床锅炉上进行了实际应用，达到较高的脱硝效率，能够将NOx排放值控制 在loo mg／Nma以下。 关键词：循环流化床锅炉，脱硝，SNCR，布置方式，混合中图分类号：X511文献标识码：A 1前言 煤炭是中国的基础能源，在一次能源构成中占70％左右。根据“十一五”规划和“十二五”规划， 在今后一个较长时期内，煤炭将继续占据我国能源的主导地位…。 燃煤发电锅炉、工业锅炉和工业窖炉是三大煤耗设备。燃煤锅炉排放的烟气中含有大量的NOx， 生活带来了严重的危害，是酸雨、酸雾的主要原因之一，在大气中与碳氢化合物形成光化学烟雾，并 参与臭氧层的破坏。 根据第一次全国污染源普查报告，2007年我国氮氧化物排放总量为1797。7万吨，如不进一步采取 护部和国家质量监督检验检疫总局联合发布了修订的《火电厂大气污染物排放标准》，于2012年1月 1日开始实施，其中燃煤锅炉的氮氧化物排放限值为100 mg／m3。 选择性非催化还原反应(Selective Non—Catalytic 该方法是将氨基还原剂喷人炉膛温度为800。l100℃的区域内，与烟气中的NOx进行反应，生成N： 和Hz0。 与煤粉锅炉相比，循环流化床锅炉(CFB)由于燃烧温度较低、合理组织送风，NOx生成量自身 就可控制到200m筠／ln3左右心1。如再配置SNCR脱硝技术，就可以实现低于100 mg／m3的排放水平，并 维持氨逃逸在5～10 ppm∞10由于SNCR脱硝系统简单，造价相对低廉，不存在反应器堵塞等问题， 因此在CFB锅炉上的应用逐步增多。本文对SNCR技术在流化床锅炉上的还原剂喷射系统的布置方式 进行了研究，考察了不同参数下还原剂在旋风分离器内的分布情况。 2 CFB锅炉SNCR应用特点 2．1温度分布合适 SNCR技术的脱硝效率对反应温度非常敏感。如果反应温度过低，脱硝反应速率很慢，反应剂来 不及参与反应，因而降低了脱硝效率，并目．增加氨逃逸量；如果反应温度过高，NIt3的氧化反应占优， 反而增加NO排放。一般而言，SNCR最佳的反应“温度窗口”为900～1100℃¨’。 CFB锅炉属于低温燃烧方式，炉内燃烧温度较低，日．分布均匀，炉膛至旋风分离器区域温度一般 脱硝技术。 2．2停留时间足够 为保证SNCR达到理想脱销效率并且减少氨逃逸，烟气和脱硝反应剂在合适的温度区间达到足够 的停留时间是关键因素之一。对于CFB锅炉，SNCR还原剂常布置在高温旋风分离器进口。根据旋风 分离器的沉降分离理论，假定烟气均匀进入分离器，并沿螺旋线行进，则烟气在分离器中的停留时间 f。可以用下式进行估算¨1： r一型!￡选±兰2 f 1 1 w 一’ U 式中：朋和^分别为旋风分离器筒体半径和排气管半径；U为炯气切向速度，等于分离器进口速 度；腿为烟气在分离器内旋转的圈数。CFB锅炉高温分离器人口速度大约为20～30m／s，大容量锅炉分 m。按上式计算可知，烟气在分离器停留时间约为2．5-3．5 离器筒体直径约6～7III，排气中心管直径约3 【5】 S o