基于循環流化床鍋爐脫硝工藝選擇與改進

石東平（內蒙古華電烏達熱電有限公司，內蒙古 烏海016000）

基于循環流化床鍋爐脫硝工藝選擇與改進

石東平
（內蒙古華電烏達熱電有限公司，內蒙古 烏海016000）

自從國家為發電企業設定了新的排放標準后，循環流化床鍋爐燃煤機組就突顯出了氮氧化合物排放不穩定等問題。我們對循環流化床鍋爐的脫硝技術進行對比研究，進而提出相應的改造措施，使得脫硝效率得到了很大的改善，為發電企業降低了成本，提高了效益。

循環流化床；脫硝；SNCR；工藝改進

1　脫硝工藝的種類

1.1選擇性非催化還原法（SNCR）

SNCR是指在850-1200攝氏度以下，將含氮的藥劑噴入煙氣中，使得NO得以還原，最后生成氮氣和水，而沒有其他污染物產生。在一定溫度條件下，氮劑對NOx的還原，在所有其他的化學反應中占主導，具有相關的選擇性，因此稱之為選擇性非催化還原。

SNCR在試驗中有著九成以上的NOx脫除率。如果在大型鍋爐中采用這項技術，短時間內可有75%脫硝率，而長期應用通常可有30%-50%的NOx脫除率。

SNCR法技術具備諸多優勢，適用于多種還原劑，不僅原理較為簡單，工藝十分成熟，而且在運行成本方面也具備較大的優勢。但是缺點也一并存在，其脫硝率只有30%-50%，而且對于溫度的依賴性非常強。

1.2選擇性催化還原法（SCR）

選擇性催化還原除了多一個催化劑的作用外，其他化學原理均與SNCR法相同。因為催化劑的緣故，所以能在200-400攝氏度區間脫除NOx。兩種方法都是利用氮劑對NOx還原的選擇性，以有效的避免還原氮劑與煙氣中大量的氧氣反應，所以也可叫做選擇性還原方法。

在脫硝工藝的選擇方面，SCR脫硝率比較高，但是投資過大；而SNCR的脫硝率稍低，大概在四成左右，但是該設備系統比較簡單，在成本投資方面也比較低，適用范圍更為廣泛。循環流化床鍋爐燃燒機組，在已具備低氮氧化物燃燒技術的情況下，應重點考慮投資成本，同時還要力求達到環保排放標準，因此重點推薦SNCR脫硝工藝。

2　還原劑選擇

2.1SNCR脫硝系統的還原劑

（1）液氨。液氨噴入爐膛后會迅速揮發成氣體，不會造成爐內受熱面濕壁、腐蝕。而且儲罐容積可以較小、價格也較便宜。選取液氨的SNCR相對來講過于復雜，成本費用投資過大，而且后期運行的維護費用也要考慮在內，同時還伴隨著管道磨損過量，這就更增加的費用的支出。液氨泄漏事故頻發，考慮到施工操作安全因素，不建議將液氨作為還原劑。

（2）氨水。氨水氣味難聞，同時揮發性與腐蝕性也很強，對于安全操作的要求很高，不過它在儲存方面則比較簡單，比液氨更容易處理。

（3）尿素。常溫時，尿素在水中緩慢水解，最初轉化為甲銨，然后形成碳酸銨，最后分解成氨和二氧化碳，隨溫度升高水解加快。但在60攝氏度以下，尿素在酸性、中性和堿性溶液中不發生水解。采用一般的工業農業用尿素作為還原劑即可，其含氮量在46%以上。

2.2SNCR脫硝系統

（1）尿素溶解儲存系統。尿素溶解儲存系統主要由一個尿素溶解池，兩個尿素溶液儲罐（一運一備）組成。尿素為固體顆粒物，不易燃燒和爆炸，運輸與氨水和液氨相比簡單、安全、方便。對于燃煤電廠而言，尿素的運輸可以采用燃煤運輸系統，經貨船或汽車運輸到廠袋裝堆放。配制好的尿素溶液經過濾，由泵送入尿素溶液儲罐，儲罐是保溫隔熱的，并配置了電加熱設備，來保持儲罐溫度。

（2）尿素噴射系統。噴射器采用專用氣力噴射器，分組布置在爐膛不同高度處，以適應爐內不同燃燒運行工況。在線配制稀釋好的尿素溶液將送到各噴射組，各噴射組設有總閥門控制本噴射組是否投運。不投運的噴射組則由電動推進裝置驅動退出。

噴射所需的霧化介質可采用壓縮空氣。每個噴射組的霧化氣總管設有壓力調節和壓力測量，再通往各各噴射器。最后，尿素溶液經由噴射器噴入爐內來與煙氣混合進行脫除NOx的氧化還原反應。

3　循環流化床鍋爐燃煤機組脫硝技術應用與改進

SNCR法和SCR法的關鍵區別就在于，SCR法中使用了催化劑，而循環流化床脫硝系統中有些地方不適宜使用催化劑，下面我們對此做進一步說明。

（1）循環流化床鍋爐脫硝系統適應性比較強，有著很高的含硫率，同時還有很高的過量空氣系數，SCR反應器催化劑容易產生大量化合物，因此，導致下游設備產生堵塞現象，這樣就對整體系統的連續運行產生不利影響。

（2）循環流化床運用的是爐內脫硫技術，而石灰石在爐內不斷燃燒，進而產生大量的氧化鈣，氧化鈣呈現一種細微的顆粒狀，與煙氣一起進入到反應器當中，這樣就極易造成催化劑中毒現象，從而使得催化劑效率大受影響，最終結果就是大大降低了鍋爐脫硝效率。

（3）循環流化床鍋爐在布置方面也與粉煤爐大不相同，在鍋爐后面，省煤器的下方空間不夠，這就對SCR反應器的布置產生了影響，因此對鍋爐循環系統會有不利影響。

循環流化床鍋爐燃煤機組具有較強的低氮燃燒技術，因此可以確保排放標準能夠達到國家標準，僅僅需要35%的脫硝效率，而SNCR法完全可以達到這個要求。在循環流化床鍋爐燃煤機組中加入SNCR技術，無需使用催化劑，這就極大的降低了運營成本，效益也就有了相應的提升。氨作為還原劑，它的最佳反應溫度為800-1200攝氏度，而循環流化床鍋爐在運行時的爐溫基本控制在850-950攝氏度，這與SNCR的反應溫度非常契合，這就讓煙氣與還原劑在較短時間內得以充分混合，最終使得SNCR的脫硝效率得到了很好保障。因此，將SNCR脫硝技術運用于循環流化床鍋爐燃煤機組中，不僅能夠保證運行效率，而且還極大的降低的投入成本，同時提高了企業經濟效益。

4　結 語

當前，大氣污染越來越嚴重，國家也對發電企業提出了全新的排放標準。在此情形下，少數循環流化床鍋爐的污染物排放已經無法滿足國家的排放標準，因此就需要加入全新的脫硝設施來對煙氣進行脫硝工藝處理，這也是大勢所趨。SNCR技術在此領域優勢明顯，它不僅投資少，而且建設周期也不長，最重要就是脫硝效果明顯，完全能夠達到國家排放標準，屬于極為科學成熟的脫硝技術手段，因此有著非常廣泛的應用前景。

［1］李競岌，楊海瑞，李穹，楊建華，呂俊復.循環流化床鍋爐煙氣脫硝系統優化模擬［J］.中國電力，2013（09）.

［2］羅朝暉，王恩祿.循環流化床鍋爐選擇性非催化還原技術及其脫硝系統的研究［J］.動力工程，2008（03）.

［3］周一工.循環流化床鍋爐的發展前景與目前存在的問題［J］.發電設備，2006（09）.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.18.034