摘要：根据循环流化床锅炉的特点，对比脱销系统进行了优化设计。系统的还原剂为尿素，脱销系统为选择非催化还原脱销系统。在数值模拟之后，发现 分离器入口一段的上侧和内侧的喷入的还原剂脱销概率比较高；将尿素溶液的制备浓度从50%改为10%，就能够对伴热系统取消。当用计量泵对还原剂溶液进行小流量控制的时候更为精准。
关键词：CFB锅炉；SNCR；尿素；还原剂；脱销效率
一、传统SNCR脱销系统
传统的SNCR脱硝技术的流程其工作原理为，还原剂制备系统配制出50%的尿素溶液来，然后将这个浓度的尿素溶液进行储存，等待脱销使用。如图所示这50%的尿素溶通过供应系统的供应和循环系统的循环之后，再加水和水稀释成一种混合溶液的尿素溶液。这个溶液的混合比例为5%到10%左右。然后在压缩空气的带动下，将溶液喷入到炉膛中或者喷入到尾部烟道之中，进行脱销反应。
能够看到的是整个过程就是一个尿素被制成溶液然后被稀释的过程。这个过程按照以往的流程惯例自然也是粗放型的制作。很多的指标都是概数无法真正做到精准，这样也就造成了整个锅炉建设的成本虚高，并不如实际成本那样。按照现在的工艺流程转变方式就要将粗放型的工艺转换成为集约型，所以就需要进行精准化作业。这种所谓的精准化作业也是一种技术的改进，做到真正的精准化做到对于整个环节的集约以降低成本的方式来提高利润就是这一次系统优化的核心内容。
二、CFB锅炉的SNCR脱销系统优化
2.1 还原剂喷射点
煤粉炉的反应区一般情况下是在炉膛之内。煤粉的颗粒是比较小的，对于喷枪的磨损也会比较小。在这种情况下，CFB锅炉内的颗粒相对而言就比较大了，而且处于一种硫化状态。这个时候将喷枪深入到炉膛的内部进行喷射就会让喷枪的磨损很快加大。CFB锅炉旋风分离器处的温梯度和停留时间都非常适合做脱销反应，所以应该现在CFB锅炉一般都会选择在旋风分离器的地方喷入尿素溶液。这样也既不影响反应，也不会让喷枪的磨损加剧。算是一种一举两得的办法。还原金喷入线的位置是非常关键的。因为这直接关系到了脱销的效率和氨逃逸量这两个重要的数据。旋风分离器上可以选择的喷入点大概有五个位置如图1所示
五个点位中那个点位更容易达成我们的目的呢？这就需要进行数值模拟的试验了。经过数值模拟之后我们能够发现，在分离器的内侧和上册喷入的效率是最高的。所以我们在真正运用优化的时候应该从这两个点位入手，进行优化。这样就能够更好的让反应进行了。这其中的原因是因为在旋风分离器的内侧入口处喷瑞如尿素溶液能够和烟气混合的最均匀，这个时候的停留时间最长。上烟气的停留时间较为短暂所以在上部增加还原剂的浓度，就可以让脱销的效率提高一步。
2.2还原剂浓度
传统的SNCR人脱销系统采用的是50%尿素溶液存储到喷射区喷射的时候再喜事成为10%的尿素溶液。但是高浓度的要素溶液在20℃的情况下就会产生捷径。为防止这种结晶出现，机必须要在尿素溶液的储存罐中加入保温系统。通常也就是在尿素溶液的储存罐内部设置尿素溶液加热系统。除了这样的加热系统还需要在尿素溶液的官道上安装伴热系统。只有这样才能防止尿素溶液结晶，防止50%尿素溶液出现问题。
由于CFB锅炉的中的NO2的排放浓度比较低，，还原剂用的非常少。以型号为480的锅炉为例，即480t/h CFB锅炉。以这种锅炉为案例，将其中的二氧化氮原始排放浓度按照200mg/m3计算。这样需要的50%尿素溶液就非常的少了。每小时需要的溶液大约只有200升左右。这个时候的输送管道则需要选择DN20的不锈钢管道。因为流量太小了，所以对于计量控制来说也有一定的困难。采用流量调节阀门很难对这种小流量进行精确的控制。所以本文采用的尿素溶液在制备的时候直接是10%浓度的尿素溶液。这种浓度的溶液结晶温度要比50%的结晶温度更低，是在0℃之下。所以这种溶液的管道路径系统中只用做到保温就行，伴热系统就可以去掉了。这样就能大大的减少成本。对于二氧化氮原始排放浓度为200mg/m3的480t/h CFB锅炉来说，这个时候需要的10%浓度的尿素溶液大就成了1000L/H，也就是一千升每小时，选用DN20不锈钢管道就能够完成，但是尿素溶液的存储罐容积就可以选的更大一些。
2.3工艺回路系统
当尿素溶液从50%的浓度变成了10%的浓度之后，除了伴热系统之外，稀释系统也可以取消了。即使采用浓度为10%的尿素溶液，对于一些容量比较小的CFB锅炉花园及的用量仍然是非常小的。一般来说480型号的锅炉对于10%的尿素溶液用量为1m3/h，市场上高压离心风的最容量正好也是这个数值。所以对于容量小，台数少的锅炉采用SNCR来进行脱销，就可以直接采用计量泵。优化之后的CFB锅炉脱销系统就成了图2所示的这样。
三、结束语
从上边的三张表表格中我们能够明显的看到，在采用了优化系统之后，锅炉的建设成本得到了降低，从原来的50-70元/(kW•h)降低到了32元/(kW•h)。运行成本更是从原来的5分/(kW•h)降低到了0.145分/(kW•h)。这就让整个锅炉的成本大大降低了。综上所述，我们可以看到此次对技术的优化是成功的。真正做到了开源节流从降低成本的角度上，将粗放型的物料配放达成了集约型的物料配放，这样就能够更好的达成物料的配放。另外将浓度降低之后阀门对于尿素的实际排放的容量也就等于是提高了，因为做不到精准控制的阀门不需要再进行精准控制了。在尿素用量相等的情况下，低浓度溶液本身就已经属于大量投放了。所以做不到精准的阀门就从设备缺陷 变成了设备利用，不会成为生产环节中的短板。最后便是低浓度的尿素溶液结晶温度低，所以也就大大的节省了伴热器这个环节。众所周知，热量是需要消耗能量的，去除了伴热器也就去除了一个能量损耗，真真正正的做到了让开支节省下来，让经济效益提升起来的目的。任何的工业方面的优化，无外乎也就是这两个目的，从这一次的实验中我们达成了目的，所以可见本次的优化是值得大力推广的。
参考文献：
[1]周国. 燃煤电站锅炉中的低NOx燃烧技术[J]. 节能技术,2005,(1).
[2]路涛. 四角切圆燃烧锅炉中SNCR过程的数值模拟[D]. 华北电力大学(北京),2004:1-58.
论文作者:杜英军
论文发表刊物:《电力设备》2018年第14期
论文发表时间:2018/9/18
标签：溶液论文; 尿素论文; 锅炉论文; 还原剂论文; 浓度论文; 系统论文; 精准论文; 《电力设备》2018年第14期论文;