关键词：脱硝 脱硝技术 SCR采用SNCR+SCR 耦合脱硝 法的锅炉，由于流场分布不均调试难度较大。宜兴华润项目通过低氮燃烧器、SNCR、SCR脱硝调试，较好解决了耦合脱硝法的锅炉流场分布不均，调试困难的问题。通过调试规律的总结和运行优化，在较短时间内完成了调试工作，并取得了良好的经济效益。 脱硝改造后的运行调试是环保验收前的重要一环，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，往往脱硝调试遇到的困难较大。本文通过宜兴华润热电有限公司260t/h锅炉脱硝现场调试经验来总结SNCR+SCR耦合脱硝法的运行调试规律，以供采用同类型脱硝改造的锅炉调试借鉴，使其能实现在较短时间内完成耦合脱硝的调试工作。 1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。 由于锅炉最初无脱硝的设计考虑，没有预留脱硝装置布置空间，电除尘和除尘控制楼与尾部烟道间距不足5m，无法将烟道拉出在尾部竖井烟道外侧布置SCR催化剂。通过调研和脱硝 可行性研究和初步设计，宜兴项目最终选择改动尾部受热的布置，腾出有限的SCR催化剂布置空间，并采用SNCR+SCR耦合脱硝技术 来实施脱硝改造。
1.1脱硝工艺
宜兴项目锅炉高温省煤器与高温空预器之间的高度不到2m，锅炉尾部与电除尘间距离太小，无法实施烟道拉出SCR脱硝改造。单纯依靠烟气SCNR或SCR方法难以达到排放标准，因此选用了SNCR+SCR耦合脱硝技术。
SNCR+SCR耦合脱硝技术是SNCR工艺的还原剂喷入炉膛技术同SCR工艺利用逃逸氨进行催化反应结合起来，进一步脱除NOx，它是把SNCR工艺的低费用特点同SCR工艺的高脱硝率进行有效结合的一种扬长避短的混合工艺。对于锅炉尾部烟道布置非常紧张，常规的SCR反应器或者喷氨栅格无法布置时采用SNCR+SCR耦合方法则比较适宜。
SNCR+SCR耦合工艺具有两个反应区，通过布置在锅炉炉墙上的喷射系统，首先将还原剂喷人第一个反应区炉膛，在高温下，还原剂与烟气中NO发生非催化还原反应，实现初步脱氮。然后，未反应完的还原剂进入耦合工艺的第二个反应区SCR反应器，进一步脱氮，从而实现较低的NOx排放。因宜兴项目处于宜兴市备用水源地上游200米处，不允许使用液氨作为还原剂，故还原剂选用尿素溶液。
锅炉省煤器出口烟气，经SNCR+SCR耦合处理的烟气进入锅炉空气预热器、静电除尘器和引风机等，最后进入烟囱。
采用SNCR+SCR耦合脱硝技术，在锅炉炉膛设有尿素喷射装置，并在锅炉上级省煤器出口至上级空预器入口之间装设脱硝反应器。按照满负荷处理100%烟气量，SNCR区入口NOx浓度按350mg/Nm3、脱硝效率50%设计；SCR区入口NOx浓度按200mg/Nm3、脱硝效率60%设计，保证脱硝装置出口NOx浓度小于100mg/Nm3，保证总的脱硝效率不小于75%。
为防止烟气中的灰尘堵塞催化剂表面，从而导致脱硝率下降，确保催化剂表面洁净，设一套声波吹灰系统。
SNCR+SCR耦合法流程示意图
1.2调试目的
脱硝SNCR+SCR系统安装工作结束后的分系统运行，检验该系统工艺设计的合理性，检查设备及管道的安装质量，通过调试，为系统的正常稳定运行提供必要的参考数据，确认设备运行性能良好，确保输入/输出信号接线正确，软硬件逻辑组态正确并符合SNCR+SCR工艺运行的技术要求，系统一次元件、执行机构状态反馈符合运行要求，运行参数显示正确，控制系统工作正常，系统功能达到设计要求，能满足脱硝系统整套启动的
要求，并通过第三方性能验收和环保部门验收。关键词：脱硝 脱硝技术 SCR 1.3调试范围
调试范围为烟气系统、尿素喷系统、SCR 反应装置、声波吹灰系统、CEMS和仪表控制系统等。SNCR+SCR区系统调试从设备单体调试等项目交接验收完成后开始，包括冷态调试和热态调试。包括各设备的冷态联锁试验和系统启动及停止的顺控试验，进一步确认系统设备运行的联锁保护关系，优化工艺控制参数，确认控制逻辑的合理性，以保证各系统正常安全运行和SNCR+SCR系统脱硝 效率等性能指标正常。
1.4调试内容及步骤
低氮燃烧器和脱硝系统的调试。
SNCR+SCR系统调试主要有：尿素喷射系统、声波吹灰系统、CEMS和仪表控制系统等。
2低氮燃烧器的调试
2.1低氮燃烧器概述
宜兴项目的低氮燃烧器是采用浙江大学热能研究所的SOFA复合型多功能直流低NOx燃烧技术，设计理念是考虑锅炉的整套燃烧系统的整体优化设计。在现有主燃区上方增加一
组SOFA燃烧器，从而使炉内燃烧布置大格局形成深度空气分级。
通过布置分离布置燃尽风(SOFA)通过空气分级在炉膛内形成3个区域：初始燃烧区、还原区和燃尽区，从而在下部缺氧燃烧控制NOx，上部富氧燃烧控制飞灰含碳量。SOFA采用左右和上下可摆动，采用水平偏转的二次风喷口，稳燃喷口(带周界风)，二次风采用多切圆复合型燃烧系统，可以包住火焰，更好地实现风包粉。一次风的周界风采用不等风量，背火侧靠墙部分宽，从而可以防止结渣。
采用整体大风箱式燃烧器。
2.1调试对策
2.1.1低NOx燃烧降低NOx排放
调试对策：低氮燃烧改造获得低氮效果的主要手段是空气分级燃烧和低氧运行。因此调试主要对策是控制省煤器出口氧量在3～3.5%的情况下，开大sofa风，采用分级燃烧实现NOx排放的降低。同时由于二次风也采用了水平方向的偏转分级燃烧模式，二次风也相应
调整。
1)额定负荷下，适当增加上二次风的入炉风量，以实现分级燃烧方式降低NOx排放。
2)额定负荷下，不同二次风配风方式（缩腰、正宝塔、倒宝塔）下，NOx的排放。
3)分析中二次风开度对NOx排放和飞灰含碳量的影响，此处变化三个中二次风开度，包括基本全开，开75%，开50%。
4)分析周界风开度对NOx排放和飞灰含碳量的影响，此处变化三个周界风开度，分别为基本全关，开20%，开30%左右。关键词：脱硝 脱硝技术 SCR 总结：
a)下二次风。下二次用来提供燃烧初期必需的氧量，同时也是托住煤粉不下落重要手段，因此，下二次风不宜开得过小，以免炉渣含碳较高不经济，但也不宜过大，否则将使火焰上移，燃烧推迟，飞灰含碳上升，建议开度在低负荷时不低于65%，高负荷时不高于90%，平时运行开80%左右。
b)中二次风。中二次风的设计功能是用来风包粉，强化燃烧的，同时也具备防燃烧器区域结焦的作用，开度不能太小，一般保持与下二次风开度持平或略高5%左右。
c)上二次风。上二次风主要是补充主燃烧区域所需氧量的，在低负荷氧量高时，可适当关小，但不得低于30%，具体开度可根据燃烧氧量调整。当炉膛出口烟温较高或烟温差较
大时，可适当开启至80%左右，可有效压住火焰上移，控制炉膛出口烟温与烟温差。
2.1.2炉膛出口烟温偏差稍大。
调试对策：烟温偏差将通过调整燃尽风水平摆角来调整。将燃尽风sofa改为反切。SOFA反切采用5度，10度，15度三种参数试验直至炉膛出口烟温偏差基本调平。
总结归纳如下：
调试对策：锅炉采用低氮燃烧改造后一般飞灰含碳量和炉渣含碳量会增加，本次改造中
采用了浙江大学多种专利技术强化燃烧，飞灰含碳量很低，目前炉渣含碳量略偏高，准备采用适当开大下二次风风门的方法来强化拖火，降低飞灰含碳量，运行中保证锅炉的入炉煤粉细度R90处于18～20%之间。
2.1.3锅炉炉渣含碳量的调试
2.1.4锅炉结焦时的调整
低氮燃烧器设计时就考虑了防结焦设计，主要是靠中二次风以及周界风来实现的。
a)当炉内结焦较严重时，可开大中二次风门，开大上下层一次风燃烧器周界风（结焦非常严重，且有烧损燃烧器危险时可最大可开至100%），以推远火焰，并由周界风增强一次风刚性，，防止煤粉刷墙造成水冷壁结焦。
b)在负荷非常低或燃煤挥发份较低有稳燃要求时，周界风可全关，下与中二次风门开度应适当关小，保定燃烧稳定。
c)周界风开大后，会造成燃烧推迟，飞灰含碳上升，调整应结合经济性进行。
d)为防止下二次风托不住粉导致炉渣含碳上升，下一次风周界风可适当开启20~40%，具体应结合飞灰与炉渣含碳情况。
3、SNCR的调试
3.1尿素溶液系统的调试
根据锅炉负荷调整尿素及稀释水流量（浓度控制在10％以下，浓度计算方法：浓度≈尿素流量*浓度表值/总流量）。满足NOx不大于100mg/m3和氨逃逸不大于5ppm要求。
尿素颗粒从溶液中析出结晶的温度一般为28℃，运行中应保持溶液母管温度大于40℃。尿素溶液储罐溶液应温度保持保持在40-60℃，过高溶液会蒸发稀释，过低易结晶析出。
尿素溶液泵和稀释水泵出口压力应维持稳定，用尿素溶液泵微调控制尿素溶液的流量和浓度。关键词：脱硝 脱硝技术 SCR 3.1SNCR的调试
宜兴项目锅炉SNCR脱硝 装置设置3层喷射区和对应的计量分配模块。喷25.2m层和28.3m层为SNCR主喷层，对应不同的负荷。31.6m层为补氨层，人为制造氨逃逸供尾部烟道SCR 脱硝使用，也有一定的SNCR脱硝效果。
上层热解补氨为主喷布置的烟温区域为满负荷下的SNCR脱硝温度区域的下限，可获得满负荷下40%的SNCR脱硝率，同时人为造成氨逃逸，由于氨浓度低，多台锅炉的多年运行经验表明气态氨不会造成过热器的腐蚀。为下游的SCR催化反应提供还原剂。下层以SNCR反应为主喷，布置烟温区域为中低负荷下SNCR反应的适合区域（中低负荷下烟温950～1050℃），从而可以实现中低负荷下有效的SNCR脱硝效率。
影响SNCR脱硝效率的因素与调试对策：
1)合适的停留时间
尿素溶液在炉内温度区间停留时间越长越好，尿素和氨水停留时间达到0.3~0.4s可达有效脱除效果。调试时采用一次风、三次风、SOFA风燃烧器的下倾调整可有效的压住火焰和烟气，使烟气在炉内停留反应的时间延长。另外，通过调整SOFA风燃烧器反切也能启动延长烟气炉内停留时间的效果。
2)氨氮摩尔比（NSR），红圈显示最佳氨氮摩尔比的位置
氨氮摩尔比NSR达到1.5时NOx还原效率达到40%瓶颈点。对尿素脱硝的SNCR，氨氮摩尔比的调整就是控制尿素溶液的喷入量以及浓度来实现的。过高的摩尔比易造成额外的氨逃逸率，还造成还原剂消耗量的上升，这是调试需要优化的地方，因此，注定这不是调整优化的重点。
3)温度范围
以上规律反映出了SNCR调试的一个重点，即温度窗口的选择。通过还原剂尿素溶液选择合适的温度窗口合理喷入，将会取得很好的调试优化效果。
首先应对炉膛内各层喷区域的温度场进行测试，根据测得的温度分布选择投用喷的层次。SNCR最佳反应温度区间为930~970℃，烟气温度过低不发生反应，只有热解生成氨气的作用，过高则会产生逆向反应，使尿素溶液热解生成的氨反应成为NOX。因此，在较高的烟气区域喷入尿素溶液不但不会降低NOX，反而会使脱硝出口NOX排放数值更高。
锅炉的负荷和燃用的煤种是处于动态变化中的，因此，脱硝改造前测试选取的喷温度窗口并不能保证是后期运行中的最佳反应窗口，从而也带来了SNCR+SCR脱硝调试困难的问题。很多采用耦合脱硝改造的锅炉调试周期短在数月，长则一年多，运用SNCR的理论和规律是快速取得调试突破的最佳方法。
宜兴项目脱硝改造完成后，调试工作持续10多天仍未达标，调试工作陷入困境。通过一次风、三次风、SOFA风燃烧器的下倾调整以及SOFA风燃烧器反切来延长烟气在炉内的停留时间，并尝试将所有喷全部投入运行，氨逃逸最高达到57ppm，但SCR出口NOX排放最低只能达到110mg/Nm3，离达标仅有一步之遥，但就是无法取得突破。关键词：脱硝 脱硝技术 SCR 通过调试数据的总结分析，发现SCR 催化剂入口NOX数值一直在250~340mg/Nm3之间，而低氮燃烧器出口NOX经前期调试稳定在350mg/Nm3左右，SNCR脱硝 效率过低成为制约脱硝达标的主要原因。调整SNCR喷层合适的烟气温度成为寻求突破的重点。
宜兴项目通过调整锅炉各种风及燃烧器摆动角度的试验，总结出SCR入口NOX的变化规律，提升SNCR脱硝效率至53%，将SCR入口NOX降低至200mg/Nm3以下，从而顺利实现了脱硝调试的达标。
中二次风开度与NOX变化关系
三次风开度与NOX变化关系
从上图可总结出规律：
1)中二次风开大，SCR出口NOX排放数值呈不断增大趋势。即开大中二次风，燃烧器区域供氧量增加，产生NOX增加，且中二次风开大使火焰上移，SNCR喷区域反应烟气温度升高，反应效率下降。
2)三次风压降低，SCR出口NOX排放数值呈不断增大趋势，且减温水量增加。即提高三次风压，因三次风燃烧器下摆，起到向下压住火焰的作用，使SNCR喷区域反应烟气温
度下降，反应效率提升；且火焰中心下降，过热器减温水量也明显减少，对提高锅炉的经济有较大帮助。关键词：脱硝 脱硝技术 SCR 4、SCR 的调试
宜兴项目SCR是采用日立生产的板式催化剂，由于SNCR+SCR耦合脱硝 是靠SNCR炉内热解尿素溶液生成氨气，尾部没有喷氨格栅，催化剂入口氨分布严重不均。
氨逃逸过高将会与烟气中SO2结合生产硫酸氢氨，导致空预器的严重堵灰和腐蚀。上图是脱硝设计时做的数值模拟结果，在锅炉尾部烟道，NOx分布还是比较均匀的，但是氨分
布呈现尾部烟道后墙比较浓，前墙则较低。在实际运行中，这种分布不均现象表现得更加强烈。通过网格测试，SCR出口后墙的NOx含量非常低，氨逃逸却非常高，前墙NOX含量甚至高出SCR入口CMES系统NOX分析仪测量数值。
针对宜兴项目出现的烟气流场分布严重不均现象，调试小组对SNCR各层喷的投入数量进行分组试验，总结出以下规律：
1)上层喷以热解给SCR补氨为主，中下层喷以SNCR反应为主，中层喷一般对应锅炉负荷200~250t/h，下层喷一般对应负荷为130~200t/h。在高负荷时，投入下层拆焰角旁两侧的喷对SCR入口流场均匀分布有一定的改善作用。
2)根据流场模拟结果，炉膛后墙因受折焰角和屏式过热器影响无法布置喷（后墙布置喷难以保证折焰角和过热器不被尿素溶液腐蚀发生爆管），烟气流向竖井烟道后前墙NOX含量就比较高。通过优化SNCR喷设计，采用多孔喷和扁平喷间隔布置，既增加了SNCR喷射流在烟气中的穿透能力，又能保证较宽的雾化覆盖面，从而达到优化流场均匀性的作用。
3)通过在高温省煤器上部两侧各增加一支扁平喷并竖直布置，可达到提升竖井烟道前墙烟气氨浓度的效果，从而使SCR出口前墙侧NOX排放得到一定的下降，改善SCR出口N
OX和氨逃逸的均匀性。
4)通过在SCR入口尾部烟道前墙水平布置4只喷，可以极大的改善流场分布不均现象，并使尾部烟道后墙氨逃逸明显降低。尾部烟道前墙水平布置4只喷投入后，宜兴项目SCR出口NOX前后墙侧偏差从原来的300mg/Nm3以上降至70mg/Nm3以内；氨逃逸从20ppm降至5ppm以下。
通过上述改进措施后，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14ppmg下降至5ppm以下，50%浓度的尿素溶液的耗量也从0.53m3/h下降至0.28~0.4m3/h，有效的降低了脱硝还原剂尿素的耗量。
4结论
SNCR+SCR耦合脱硝的调试采用先调试低氮燃烧至最佳状态，再调试炉内SNCR脱硝效率至最佳状态，最后再通过选择性喷投用及在流场分布不均最严重的部位增加喷的步骤，掌握SNCR调整的三大规律，辅以风门开度及摆角的调整手段，能够在较短的时间内完成耦合脱硝的达标调试和验收，并使脱硝运行得到优化，提升运行经济性，降低电厂脱硝运营成本。
