豐源公司鍋爐煙氣脫硝方案選擇

張司達(dá)

盤(pán)錦市污水處理管理中心，遼寧盤(pán)錦 124010

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展腳步的加快，各行業(yè)對(duì)環(huán)境的破壞也在加劇，隨之而來(lái)，人們保護(hù)環(huán)境的意識(shí)也越來(lái)越強(qiáng)烈，對(duì)環(huán)保要求也來(lái)斷提高。國(guó)家在“十二五”規(guī)劃編制指南中提到污染減排是調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)變發(fā)展方式、改善民生的重要抓手，是改善環(huán)境質(zhì)量、解決區(qū)域性環(huán)境問(wèn)題的重要手段。我國(guó)在“十一五”期間通過(guò)實(shí)施減排措施，大幅度推進(jìn)治污工程建設(shè)，二氧化硫排放基本得到控制，環(huán)境惡化趨勢(shì)得到一定程度緩解，但總體環(huán)境形勢(shì)依然嚴(yán)峻。其中酸雨污染還未得到有效緩解，二氧化硫、氮氧化物等轉(zhuǎn)化形成的細(xì)顆粒物污染加重，光化學(xué)煙霧頻繁發(fā)生，許多城市和區(qū)域呈現(xiàn)復(fù)合型大氣污染的嚴(yán)峻態(tài)勢(shì)。

為保護(hù)我們生存的環(huán)境，減少酸性氣體氮氧化物、二氧化硫等的排放是減少大氣環(huán)境污染的首要任務(wù)。現(xiàn)階段，國(guó)家已經(jīng)對(duì)新建火電廠的煙氣脫硫作了硬性規(guī)定，但脫硝還沒(méi)有強(qiáng)制性要求。我國(guó)氮氧化物排放控制主要以電力行業(yè)和機(jī)動(dòng)車(chē)為重點(diǎn)，強(qiáng)化重點(diǎn)區(qū)域減排。其中控制氮氧化物排放的規(guī)劃和要求：NOx治理工程，東部規(guī)模在35t以上的燃煤鍋爐建設(shè)低氮燃燒示范工程，NOx去除率達(dá)到30%。

豐源公司擬在遼濱工業(yè)區(qū)建設(shè)3×130t/h循環(huán)流化床（CFB）鍋爐為該公司其它生產(chǎn)裝置提供熱源。根據(jù)國(guó)家及省對(duì)鍋爐煙氣NOx減排的有關(guān)規(guī)定，項(xiàng)目需采取有效措施對(duì)煙氣進(jìn)行脫硝處理。

1 鍋爐脫硝技術(shù)概況

1）循環(huán)流化床燃燒是一種新型的高效、低污染的清潔燃煤技術(shù)，其主要特點(diǎn)是鍋爐爐膛內(nèi)含有大量的物料，在燃燒過(guò)程中大量的物料被煙氣攜帶到爐膛上部，經(jīng)過(guò)布置在爐膛出口的分離器，將物料與煙氣分開(kāi)，并經(jīng)過(guò)非機(jī)械式回送閥將物料會(huì)送至床內(nèi)，多次循環(huán)燃燒。由于物料濃度高，具有很大的熱容量和良好的物料混合，一般每公斤煙氣可攜帶若干公斤的物料，這些循環(huán)物料帶來(lái)了高傳熱系數(shù)，使鍋爐熱負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍廣，對(duì)燃料的適應(yīng)性強(qiáng)。由于采用更高的流化速度，床內(nèi)發(fā)生強(qiáng)烈的湍流和物料循環(huán)，增加了燃料在爐膛內(nèi)的停留時(shí)間，具有更高的燃燒效率，在低負(fù)荷下能穩(wěn)定運(yùn)行，無(wú)需增加輔助燃料。同時(shí)流化床鍋爐運(yùn)行溫度通常在850℃～900℃，適合向床內(nèi)加入石灰石脫劑；采用分級(jí)送風(fēng)燃燒，使燃燒始終在低過(guò)量空氣下進(jìn)行，降低NOx的生成和排放。

2）對(duì)于燃煤鍋爐，采用爐內(nèi)低氮燃燒技術(shù)，可以達(dá)到一定的除NOx效果，但脫除效率不高。為了進(jìn)一步降低NOx的排放，要對(duì)燃燒后的煙氣進(jìn)行脫硝處理。

目前煙氣脫硝技術(shù)有20多種，從物質(zhì)的狀態(tài)來(lái)分，可分為干法和濕法兩大類。從化工過(guò)程來(lái)分，可分為三類：催化還原法、吸收法和吸附法。幾種脫硝方法見(jiàn)表1。

表1 脫硝方法

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3 鍋爐煙氣脫硝方案的選擇

通過(guò)對(duì)比，干法對(duì)比濕法脫硝減少了脫硝副產(chǎn)物的處理工序，且無(wú)廢水產(chǎn)生。通過(guò)項(xiàng)目鍋爐選型及對(duì)各種脫硝方法的對(duì)比，豐源公司擬采用干法選擇性非催化還原法（SNCR）。

SNCR脫硝工藝設(shè)備簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、運(yùn)行成本低；在脫硝過(guò)程中不使用催化劑，不受煤質(zhì)和煤灰的影響，也不會(huì)造成空預(yù)器堵塞和壓力損失等；循環(huán)流化床鍋爐旋風(fēng)分離器入口是一個(gè)非常理想的SNCR反應(yīng)劑噴入點(diǎn)，分離器內(nèi)溫度合適，不會(huì)出現(xiàn)NH3氧化反應(yīng)問(wèn)題，反應(yīng)劑和煙氣混合迅速而且充分并且有效停留時(shí)間較長(zhǎng)，脫硝效率可以高于50%。

SNCR脫硝原理：將含有NHx基的還原劑噴入爐膛溫度為900℃～1100℃的區(qū)域，還原劑迅速熱分解成NH3和其它副產(chǎn)物，隨后NH3與煙氣中的NOx進(jìn)行SNCR反應(yīng)而生成N2和H2O。

反應(yīng)機(jī)理：

1）NH3作為還原劑

2）尿素作為還原劑

4 還原劑的選擇及工藝過(guò)程

作為SNCR技術(shù)還原劑的原料：液氨、氨水和尿素。優(yōu)缺點(diǎn)比較見(jiàn)表2。

表2 還原劑優(yōu)缺點(diǎn)比較

通過(guò)對(duì)比，從脫硝效率、氨逃逸、系統(tǒng)可靠性、安全性、經(jīng)濟(jì)性等各方面綜合考慮，豐源公司擬采用氨水作為還原劑。項(xiàng)目北側(cè)為化工裝置生產(chǎn)區(qū)，提供濃度20%的氨水，可通過(guò)化工廠區(qū)管網(wǎng)輸送至項(xiàng)目鍋爐煙氣脫硝儲(chǔ)罐存用。

該脫硝系統(tǒng)設(shè)1套氨水系統(tǒng)，包括1個(gè)氨水儲(chǔ)罐，2臺(tái)氨水泵，4臺(tái)稀釋水泵，4臺(tái)加壓水泵。每臺(tái)鍋爐分離器上均布置4個(gè)氨水噴槍。

該系統(tǒng)工藝過(guò)程：噴射氨水的SNCR脫硝系統(tǒng)由氨水卸載、存儲(chǔ)、計(jì)量、分配以及氨水泵幾個(gè)模塊構(gòu)成。20%濃度的氨水由罐車(chē)運(yùn)輸至廠區(qū)氨水儲(chǔ)罐，用氨水泵將其從儲(chǔ)罐經(jīng)過(guò)升壓，送到爐前20米左右的計(jì)量平臺(tái)，經(jīng)過(guò)分配模塊控制閥組來(lái)均分流量后，送到噴射點(diǎn)噴入循環(huán)流化床旋風(fēng)分離器內(nèi)，該處溫度在800℃～900℃區(qū)間，正好滿足750℃～950℃的反應(yīng)溫度窗要求。在噴嘴處用壓縮空氣來(lái)霧化水溶氨。不需要噴水溶氨時(shí)，需要用空氣對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行吹掃。

5 結(jié)論

豐源公司選用循環(huán)流化床鍋爐，適合采用選擇性非催化還原法（SNCR）對(duì)煙氣進(jìn)行脫硝處理，由于具有合適的反應(yīng)溫度和反應(yīng)停留時(shí)間，可以使脫硝效率高于50%，甚至達(dá)到70%。CFB鍋爐旋風(fēng)分離器入口處的煙溫在800℃～1000℃之間，適合采用氨水作為還原劑。通過(guò)對(duì)低氮燃燒及對(duì)煙氣的脫硝處理，項(xiàng)目排放的NOx得到有效治理，會(huì)大大減少NOx的排放，環(huán)境效益顯著。

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