淺談蘭炭鍋爐煙氣脫硝方案

劉向陽 于海宇 張彥財(中糧生化能源（衡水）有限公司，河北衡水053900)

淺談蘭炭鍋爐煙氣脫硝方案

劉向陽 于海宇 張彥財(中糧生化能源（衡水）有限公司，河北衡水053900)

對鍋爐煙氣干法脫硝技術中的選擇性催化還原法（SCR）、非選擇性催化還原法（SCNR）的工藝進行了描述、分析，在此基礎上闡述了脫硝還原劑的特點及概況，對10噸蘭炭鍋爐選擇煙氣脫硝技術有一定的參考價值。

脫硝；SCNR；干法煙氣脫硝；脫硝還原劑

根據衡水市的文件：“衡開氣治辦（2016）7號”文件，明確“2016年6月底前，所有10蒸噸及以下燃煤鍋爐全部淘汰取締”。

2016年11月，本著試驗的目的，先將2號鍋爐進行了蘭炭改造（符合環保要求），自2016年12月5日投運至今，運行基本正常，但是由于環保要求現增加一套煙氣排放連續監測系統（CEMS），對鍋爐尾氣進行實時監測，尾氣排放中NOx濃度含量230-260mg/m3,超出了環保要求200 mg/m3。在當前嚴峻的環保形勢下，鍋爐隨時有可能叫停，為了保持生產穩定運行，針對蘭炭鍋爐增加一套脫硝系統。

目前降低鍋爐NOX排放行之有效的主要方法大致可分為以下幾種：（1）低氮燃燒技術，即在燃燒過程中控制NOX的生成，主要適用于大型燃煤鍋爐等；低NOX燃燒技術只能降低NOX排放值的30～50%，要進一步降低NOX的排放,必須采用煙氣脫硝技術。（2）選擇性催化還原技術（SCR），主要用于大型燃煤鍋爐，是目前我國煙氣脫硝技術中應用最多的，一般投資較大；（3）選擇性非催化還原技術（SNCR），主要用于垃圾焚燒廠等中、小型鍋爐，技術成熟，但其效率低于SCR法；投資小，建設周期短。（4）低溫氧化技術，利用臭氧極強的氧化能力，可以將難溶于水的NO氧化成易溶于水的NO2、N2O3、N2O5等高價態氮氧化物，通過堿液噴淋等手段將其從煙氣中脫出；成本較高。根據同行業脫硝處理方案和綜合性價比考慮，采取SNCR技術對鍋爐進行改造為最佳選擇。

工藝流程及原理：SNCR法不使用催化劑，采用爐膛噴射脫硝，氨還原NOx在850-1150℃這溫度范圍內進行反應脫除NOx，生成氮氣和水。噴入的氨與煙氣良好混合是保證脫硝還原反應充分進行、使用最少量氨達到最好效果的重要條件。若噴入的氨未充分反應，則泄漏的氨會影響鍋爐爐尾部受熱面，不僅使煙氣飛灰容易沉積在受熱面，且煙氣中氨遇到三氧化硫會生成硫酸氨，易堵塞空氣預熱器，并有腐蝕危險。

SNCR法脫硝反應過程：

脫硝還原劑的選擇：氨水與尿素在脫硝還原反應中的最佳溫度，氨水溫度范圍較寬，在800～1100℃，還原率50%以上；尿素在900℃還原效率最高達到80%以上，但溫度較窄，要達到50%以上的還原效率，溫度需在850～1000℃；在催化劑效率相同的情況下，用尿素要比氨水好，原因是即便是尿素噴多了，對設備的腐蝕性還可以控制；如果直接噴氨水，多了會直接污染設備，氨的吸附性和腐蝕性是很強的，附著在煙道上很難消除。氨水需要耐腐蝕封閉儲罐來儲存，尿素則可以現用現配，但是尿素不是純氨，不如氨水脫硝效率高，所以小鍋爐從性價比角度考慮應該選擇尿素作為還原劑。

SNCR法脫硝工藝流程：還原劑—＞鍋爐（反應器）—＞除塵脫硫裝置—＞引風機—＞煙囪。還原劑以氨水（或尿素溶液）為主，氨水溶液（或尿素溶液）經過加稀釋水配比后，經輸送化工泵和計量分配裝置精確分配到每個噴槍，然后經過噴槍噴入爐膛，實現脫硝反應。

脫硝噴槍位置的選擇：首先反應溫度應該利于還原劑反應850～1000℃，其次要利于還原劑均勻的噴入反應區，再者要便于拆裝、檢查、清潔等。對蘭炭鍋爐來說，爐膛內溫度場很不均勻，爐膛上部和下部溫度相差很大，且燃燒區溫度較高，要找準合適的溫度反應區域比較困難。如果條件允許最好先在爐膛打孔測溫根據燃燒區溫度再確定噴槍位置，如條件不允許先打孔測量溫度區間，可在選擇反應區時一般偏向于將噴槍布置在溫度稍底的側面，以防溫度過高導致噴頭燒毀。由于喉口部位前后距離較短，煙氣流速也較高，有利于將還原劑均勻的噴入煙氣中，所以，將噴槍布置在喉口附近和爐膛中部比較合理。需要注意蘭炭鍋爐較燃煤鍋爐爐膛溫度高，脫硝噴槍一定要增加壓縮空氣保護，防止突然斷水造成的槍頭燒毀。

噴槍的選擇：一般蘭炭鍋爐都采用的是三流體噴槍，該噴槍有三個進口，一個氨水進口，兩個壓縮空氣進口，壓縮空氣主要作用就是用來形成空氣膜保護槍頭和霧化氨水，氨水由離心泵通過管道接入噴槍的氨水入口（流量通過離心泵出口調節閥控制），壓縮空氣由儲氣罐管道接入噴槍壓縮空氣入口，兩者在噴槍噴頭處混合，由壓縮空氣將氨水霧化為10微米左右的小水滴與煙氣中NOX充分接觸并反應并達到去除NOX的目的，壓縮空氣用量由噴槍型號、數量以、壓縮空氣壓力及達到理想的霧化效果來決定，噴槍型號所標氣量只是個大概的參考，經驗值氣液比為70:1，冷卻壓縮空氣沒有具體定量，具體用量需要在使用時逐步摸索，達到排放濃度達標且氨水噴射量和壓縮空氣平衡且用量最低。

結語

10噸蘭炭鍋爐SNCR法脫硝脫硝改造總體費用約7-8萬。按尿素每小時添加量0.15立（20%濃度）、尿素單價2000元/噸、每天產汽204噸計算，增加脫硝系統后鍋爐噸汽成本增加7元/噸。鍋爐尾氣NOx濃度150-180mg/m3mg/m3滿足環保要求。

[1]邱廣明等.燃煤鍋爐低NOx燃燒技術研究.環境保護2000，（4）:9-10.

[2]姚雨，郭站成等.煙氣脫硫脫硝技術的現狀與發展.鋼鐵2003，38（1）:59-63.

劉向陽（1989-）；性別：男，籍貫：河北衡水，學歷：本科，畢業于河北工程大學；現有職稱：助理工程師；研究方向：設備管理。