循環(huán)流化床鍋爐超凈排放煙氣脫硝技術(shù)改造探討

摘要：火電廠工作的過程中會產(chǎn)生大量NOx對大氣造成污染，這些氮氧化物的排放嚴(yán)重污染了大氣。目前循環(huán)流化床鍋爐僅生產(chǎn)過程中就將NOx降低到150～350㎎/m3，但面對日益嚴(yán)格的環(huán)保要求，其自身具備的低污染特點不足以滿足要求。文章對循環(huán)流化床鍋爐超凈排放煙氣脫硝技術(shù)改造進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：循環(huán)硫化床鍋爐；煙氣脫硝技術(shù)；超凈排放；火電廠；氮氧化物 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：X701 文章編號：1009-2374（2016）07-0032-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.07.016

由于循環(huán)流化床具有燃燒效率高、排放低、污染小、運行安全、成本少等重要優(yōu)點，被國內(nèi)外廣泛應(yīng)用。根據(jù)最新發(fā)布的《火電廠大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)》，舊有的循環(huán)流化床鍋爐達(dá)不到新標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)保指標(biāo)。針對這個問題，本文對現(xiàn)有循環(huán)硫化床鍋爐技術(shù)中的不足之處進(jìn)行探討，提出了如下改造方案：采用SNCR/SCR結(jié)合使用的工藝脫硝技術(shù)。結(jié)合使用后，大大提高了氮氧化物的脫除效率，最終可以滿足新環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的要求。

1 循環(huán)硫化床鍋爐技術(shù)概述

面對日益嚴(yán)格的環(huán)保需求，需對循環(huán)流化床鍋爐采用脫硝手段，降低NOx排放需要從兩方面開始：（1）從來源上控制NOx的產(chǎn)生，即改進(jìn)NOx燃燒技術(shù)；（2）NOx已經(jīng)生成，需要改造這種對大氣造成污染的物質(zhì)，就要用到煙氣脫硝技術(shù)。循環(huán)流化床鍋爐具有低污染、低成本、低消耗的特點，是降低NOx的首選技術(shù)。

2 選擇合適的循環(huán)流化床鍋爐的脫硝工藝

目前被廣泛應(yīng)用過的脫硝技術(shù)有許多種，但技術(shù)相對成熟的就是SNCR與SCR技術(shù)。下文對這兩種技術(shù)和兩種技術(shù)的組合及其優(yōu)缺點進(jìn)行詳細(xì)探究。

2.1 選擇性非催化還原法（SNCR）技術(shù)

在溫度達(dá)到800℃～1200℃的環(huán)境煙氣中加入含氮反應(yīng)劑，會將NOx還原成水和氮氣，沒有其他新的污染物產(chǎn)生。SNCR脫硝工藝在實驗室里NOx脫出率高達(dá)90%；而在生產(chǎn)中的大型鍋爐上，短期生產(chǎn)運行能達(dá)到75%的脫出率；長期生產(chǎn)過程中一般能達(dá)到25%～40%。這種工藝具有還原劑來源廣泛、造價和運行成本低、操作簡單、工藝成熟的特征，此外它還有依賴溫度的問題，但是使用循環(huán)流化床鍋爐剛好解決其對溫度的需求這一問題。此外，由于循環(huán)流化床鍋爐本身就具備低NOx燃燒的優(yōu)越性能，在此前提下選擇造價費用低、運行費用低的SNCR技術(shù)，可達(dá)到把NOx濃度降至100㎎N/m3以下甚至更低的目的。

2.2 選擇性催化還原法（SCR）技術(shù)

SCR和SNCR的化學(xué)原理是相同的，只是SNCR比SCR多添加了催化劑，因此需要配備催化系統(tǒng)。在加入了催化劑的條件下，只需溫度范圍在200℃～400℃的環(huán)境便可脫出NOx，這種溫度條件下反應(yīng)的好處就是，還原氮劑不會與煙氣中氧氣發(fā)生反應(yīng)。在生產(chǎn)應(yīng)用中SCR技術(shù)成熟，脫硝效率高，其可達(dá)80%～90%的NOx脫出率表現(xiàn)很好。該技術(shù)是以爐膛或尾部煙道作為反應(yīng)器，不需要增加額外反應(yīng)容器以及催化劑，大大縮短了施工工期。目前廣泛應(yīng)用的是氨氣和尿素，而尿素比較適合應(yīng)用在循環(huán)流化床鍋爐脫硝改造中作為反應(yīng)劑。但這種工藝也有許多缺點，比如占地面積多、建設(shè)成本和運行費用高，此外，由于催化劑在使用一段時間后會失去效用，因此要定期更換，這不僅會浪費催化劑，并且催化劑中的氮氨摩爾比超標(biāo)時可與SO3反應(yīng)生成不溶性物質(zhì)硫酸氫銨，容易造成管道設(shè)備堵塞。

2.3 （SNCR+SCR）聯(lián)合工藝技術(shù)

此工藝綜合SNCR的低成本和SCR高效率的特點并能充分利用SNCR逃逸的氨氣，發(fā)揮兩者結(jié)合的優(yōu)勢。這種結(jié)合SNCR和SCR技術(shù)進(jìn)行脫硝流程為：先將還原劑加入爐膛，在高溫條件下，還原劑和排出的煙氣中的氮氧化物發(fā)生還原反應(yīng)，這是脫硝的第一步；為了能充分利用剩余未反應(yīng)完全的還原劑，將剩余的還原劑混合物投入處在省煤器和預(yù)器之間的SCR反應(yīng)器，這時加入催化劑利用催化反應(yīng)進(jìn)一步脫除氮氧化物。SNCR的脫除效率并不是很高，但研究人員采用延長還原劑在系統(tǒng)內(nèi)的停留時間的方法，盡可能提高與煙氣的混合程度，以提高脫硝率，最終脫硝率超過了70%。（SNCR+SCR）混合工藝初期成本費用與只使用SCR工藝差距不大，但還原劑的耗量遠(yuǎn)高于SCR工藝，因此應(yīng)用不是很廣泛。但對于重點控制區(qū)的電廠，氮氧化物按照100mg/Nm3控制，這時（SNCR+SCR）聯(lián)合工藝技術(shù)是非常良好的使用方案。但是這種方案也有一定的缺點、對部分燃燒生物質(zhì)的循環(huán)流化床鍋爐，鍋爐燃燒溫度達(dá)不到，煙氣中含有許多SCR催化劑的有毒性物質(zhì)，這時采用SNCR或SCR技術(shù)進(jìn)行煙氣脫硝就不合適了，否則甚至?xí)斐啥挝廴尽?/p>

3 脫硝總體要求

3.1 建設(shè)（SNCR+SCR）聯(lián)合工藝脫硝設(shè)備

脫硝裝置所需要的系統(tǒng)應(yīng)滿足如下要求：（1）在對燃用設(shè)計及校驗煤種時，脫硝系統(tǒng)的環(huán)保指數(shù)必須達(dá)到環(huán)保總局標(biāo)準(zhǔn)；（2）使用先進(jìn)、成熟、可靠的技術(shù)，建設(shè)費用要經(jīng)濟(jì)合理，易于運行維護(hù)；（3）所有的設(shè)備和材料必須是全新的、完整的；（4）盡可能減少運行成本；（5）方便員工觀察、巡視以及維護(hù)；（6）盡可能減少運行人員數(shù)量，提高資源利用率；（7）保證設(shè)備的穩(wěn)定性和人員人身安全；（8）節(jié)省能源、水和原材料。

3.2 脫硝裝置及其配置的設(shè)備

脫硝裝置及其配置的設(shè)備應(yīng)滿足如下要求：（1）確保脫硝裝置處于閉合狀態(tài)，保證裝置的密封性，防止煙氣泄漏到大氣中；（2）脫硝系統(tǒng)應(yīng)能在鍋爐60%～110%工況之間的任何負(fù)荷持續(xù)安全運行。脫硝裝置能快速啟動投入，在負(fù)荷調(diào)整時具有良好的適應(yīng)性，在運行條件下能可靠和穩(wěn)定地連續(xù)運行；（3）確保脫硝裝置檢修時間間隔應(yīng)與機(jī)組的要求統(tǒng)一，不增加機(jī)組的額外的維護(hù)和檢修時間；（4）在設(shè)計上留有足夠的通道，包括施工、檢修需要的吊裝及運輸通道。

4 性能測試

對循環(huán)流化床鍋爐脫硝工藝進(jìn)行性能測試，檢驗最終結(jié)果是否達(dá)到國家、行業(yè)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和合同技術(shù)要求。脫硝系統(tǒng)裝備的設(shè)計、建造、安裝、測試、試運行等應(yīng)符合相關(guān)的中國規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)。SNCR/SCR聯(lián)合工藝系統(tǒng)設(shè)計、初建、供貨、測試、試驗及檢查、試運行、考核并交付等應(yīng)符合相關(guān)的中國法律及規(guī)范。

以下為性能測試內(nèi)容：（1）NOx總脫硝效率，排放值；（2）SNCR脫硝效率；（3）SCR脫硝效率；（4）氨水的消耗量；（5）消耗（水、電、氣）；（6）氨逃逸率；（7）系統(tǒng)壓力損失；（8）SO2/SO3轉(zhuǎn)化率小于1%。

5 結(jié)語

從全文來看，由于循環(huán)流化床鍋爐本身具有其他爐型所不具備的優(yōu)點，在脫硝改造中，可實現(xiàn)低溫和低NOx燃燒、反應(yīng)充分，脫硝效率高。通過對SCR、SNCR、LNB+SNCR三種脫硝技術(shù)優(yōu)缺點的比較，結(jié)合實際應(yīng)用性能檢測得出數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)結(jié)合SCR和SNCR的煙氣脫硝技術(shù)方案減少了NOx的排放，最終確定循環(huán)流化床鍋爐超凈排放煙氣（SNCR+SCR）脫硝改造技術(shù)的良好適用性。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：何進(jìn)崇（1967-），男，廣西欽州人，廣州恒運東區(qū)熱力有限公司化工工程師，研究方向：環(huán)保。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）