豐源公司鍋爐煙氣脫硝方案選擇

張司達

盤錦市污水處理管理中心，遼寧盤錦 124010

0 引言

隨著經濟發展腳步的加快，各行業對環境的破壞也在加劇，隨之而來，人們保護環境的意識也越來越強烈，對環保要求也來斷提高。國家在“十二五”規劃編制指南中提到污染減排是調整經濟結構、轉變發展方式、改善民生的重要抓手，是改善環境質量、解決區域性環境問題的重要手段。我國在“十一五”期間通過實施減排措施，大幅度推進治污工程建設，二氧化硫排放基本得到控制，環境惡化趨勢得到一定程度緩解，但總體環境形勢依然嚴峻。其中酸雨污染還未得到有效緩解，二氧化硫、氮氧化物等轉化形成的細顆粒物污染加重，光化學煙霧頻繁發生，許多城市和區域呈現復合型大氣污染的嚴峻態勢。

為保護我們生存的環境，減少酸性氣體氮氧化物、二氧化硫等的排放是減少大氣環境污染的首要任務?，F階段，國家已經對新建火電廠的煙氣脫硫作了硬性規定，但脫硝還沒有強制性要求。我國氮氧化物排放控制主要以電力行業和機動車為重點，強化重點區域減排。其中控制氮氧化物排放的規劃和要求：NOx治理工程，東部規模在35t以上的燃煤鍋爐建設低氮燃燒示范工程，NOx去除率達到30%。

豐源公司擬在遼濱工業區建設3×130t/h循環流化床（CFB）鍋爐為該公司其它生產裝置提供熱源。根據國家及省對鍋爐煙氣NOx減排的有關規定，項目需采取有效措施對煙氣進行脫硝處理。

1 鍋爐脫硝技術概況

1）循環流化床燃燒是一種新型的高效、低污染的清潔燃煤技術，其主要特點是鍋爐爐膛內含有大量的物料，在燃燒過程中大量的物料被煙氣攜帶到爐膛上部，經過布置在爐膛出口的分離器，將物料與煙氣分開，并經過非機械式回送閥將物料會送至床內，多次循環燃燒。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，這些循環物料帶來了高傳熱系數，使鍋爐熱負荷調節范圍廣，對燃料的適應性強。由于采用更高的流化速度，床內發生強烈的湍流和物料循環，增加了燃料在爐膛內的停留時間，具有更高的燃燒效率，在低負荷下能穩定運行，無需增加輔助燃料。同時流化床鍋爐運行溫度通常在850℃～900℃，適合向床內加入石灰石脫劑；采用分級送風燃燒，使燃燒始終在低過量空氣下進行，降低NOx的生成和排放。

2）對于燃煤鍋爐，采用爐內低氮燃燒技術，可以達到一定的除NOx效果，但脫除效率不高。為了進一步降低NOx的排放，要對燃燒后的煙氣進行脫硝處理。

目前煙氣脫硝技術有20多種，從物質的狀態來分，可分為干法和濕法兩大類。從化工過程來分，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

通過對比，干法對比濕法脫硝減少了脫硝副產物的處理工序，且無廢水產生。通過項目鍋爐選型及對各種脫硝方法的對比，豐源公司擬采用干法選擇性非催化還原法（SNCR）。

SNCR脫硝工藝設備簡單、結構緊湊、占地面積小、運行成本低；在脫硝過程中不使用催化劑，不受煤質和煤灰的影響，也不會造成空預器堵塞和壓力損失等；循環流化床鍋爐旋風分離器入口是一個非常理想的SNCR反應劑噴入點，分離器內溫度合適，不會出現NH3氧化反應問題，反應劑和煙氣混合迅速而且充分并且有效停留時間較長，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℃的區域，還原劑迅速熱分解成NH3和其它副產物，隨后NH3與煙氣中的NOx進行SNCR反應而生成N2和H2O。

反應機理：

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程

作為SNCR技術還原劑的原料：液氨、氨水和尿素。優缺點比較見表2。

表2 還原劑優缺點比較

通過對比，從脫硝效率、氨逃逸、系統可靠性、安全性、經濟性等各方面綜合考慮，豐源公司擬采用氨水作為還原劑。項目北側為化工裝置生產區，提供濃度20%的氨水，可通過化工廠區管網輸送至項目鍋爐煙氣脫硝儲罐存用。

該脫硝系統設1套氨水系統，包括1個氨水儲罐，2臺氨水泵，4臺稀釋水泵，4臺加壓水泵。每臺鍋爐分離器上均布置4個氨水噴槍。

該系統工藝過程：噴射氨水的SNCR脫硝系統由氨水卸載、存儲、計量、分配以及氨水泵幾個模塊構成。20%濃度的氨水由罐車運輸至廠區氨水儲罐，用氨水泵將其從儲罐經過升壓，送到爐前20米左右的計量平臺，經過分配模塊控制閥組來均分流量后，送到噴射點噴入循環流化床旋風分離器內，該處溫度在800℃～900℃區間，正好滿足750℃～950℃的反應溫度窗要求。在噴嘴處用壓縮空氣來霧化水溶氨。不需要噴水溶氨時，需要用空氣對系統進行吹掃。

5 結論

豐源公司選用循環流化床鍋爐，適合采用選擇性非催化還原法（SNCR）對煙氣進行脫硝處理，由于具有合適的反應溫度和反應停留時間，可以使脫硝效率高于50%，甚至達到70%。CFB鍋爐旋風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。通過對低氮燃燒及對煙氣的脫硝處理，項目排放的NOx得到有效治理，會大大減少NOx的排放，環境效益顯著。

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