鍋爐煙氣氨法脫硝技術總結

楊靖

(廣西柳化氯堿有限公司，廣西 柳州 545600)

鍋爐煙氣氨法脫硝技術總結

楊靖*

(廣西柳化氯堿有限公司，廣西 柳州 545600)

回收利用；鍋爐煙氣；氨法脫硝

介紹了減少電廠鍋爐NOX排放量的有效方法，重點介紹了廣西柳化氯堿有限公司采用的氨法脫硝工藝，并分析了氨法脫硝工藝的過程風險。

廣西柳化氯堿有限公司(以下簡稱“廣西柳化氯堿”)現有2臺130 t/h高溫汽冷旋風分離循環流化床鍋爐以及1臺75 t/h 三廢混燃爐，原設計生產上用原料煤按低硫煤考慮，采用氨水脫硝的方法脫除氮氧化物。由于經營策略調整，目前， 廣西柳化氯堿只開75 t/h 三廢鍋爐進行生產。自2014年7月1日起，鍋爐煙氣環保排放標準要求大氣污染物排放限值(廣西區氮氧化物的密度<200 mg/m3)，而當時三廢鍋爐煙氣排放氮氧化物密度折算值約550 mg/m3，所以，鍋爐煙氣含氮氧化物是達不到相應的國家標準的。為使鍋爐煙氣達標排放，廣西柳化氯堿采用氨法脫硝工藝對鍋爐脫硝工藝進行了技術改造。

1 降低電廠鍋爐NOX排放的有效方法[1]

氮氧化物(NOX)是在燃燒工藝過程中由于氮的氧化而產生的氣體，它不僅刺激人的呼吸系統，損害動植物，破壞臭氧層，而且也是引起溫室效應、酸雨和光化學反應的主要物質之一 。

世界各地對NOX排放限制都趨于嚴格，而火電廠、垃圾焚燒廠和水泥廠等作為NOX氣體排放的最主要來源，其減排更是受到格外重視。目前全世界降低電廠鍋爐NOX排放行之有效的主要方法大致可分為以下4種。

(1)低氮燃燒技術，即在燃燒過程中控制氮氧化物的生成，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，Selective Catalytic Reduction)，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。

(3)選擇性非催化還原技術(SNCR，Selective Non-Catalytic Reduction)主要應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)選擇性催化還原技術(SCR)+選擇性非催化還原技術(SNCR)主要用于大型燃煤鍋爐低NOX排放和場地受限情況，也適于舊鍋爐改造項目。

2 氨法脫硝工藝

廣西柳化氯堿采用的是SNCR技術，是一種不使用催化劑，在 850～1 100 ℃還原NOX的方法。最常使用的藥品為氨和尿素。 一般來說，SNCR脫硝效率對大型燃煤機組可達 25%～40% ,對小型機組可達 80%。

由于該法受鍋爐結構尺寸影響很大，多用作低氮燃燒技術的補充處理手段。其工程造價低、布置簡易、占地面積小，適合老廠改造(新廠可以根據鍋爐設計配合使用)。所選擇的還原劑一般為含氨化合物，如氨水、尿素、碳銨等。而硫銨、氯化銨則可能會產生強酸腐蝕煙道而不予采用。即使采用尿素等化合物，也是在高溫下分解成氨氣后，再參與脫硝反應。結合公司原材料的優勢，廣西柳化氯堿采用氨法脫硝工藝。

3 氨法脫硝原理

往鍋爐爐膛(溫度為900～1 100 ℃)噴入氨水(或氣氨)，發生以下反應：

如果反應溫度區間偏低，還會發生以下副反應(即硝酸氧化工序的主反應)：

4 氨法脫硝在三廢鍋爐煙氣脫硝中的應用

SNCR脫硝系統溫度對脫硝效果影響試驗結果如圖1所示。

圖1 SNCR脫硝系統溫度對脫硝效果影響試驗曲線圖Fig.1 Experimental curves of influence of SNCR denitrification system temperature on denitrification effect

SNCR脫硝工藝流程示意圖如圖2所示。

5 氨法脫硝工藝配置

據此，整個工藝須配置氨水、霧化空氣和冷卻空氣3個系統。

從該工序空氣管引出空氣，冷卻空氣直接連接噴槍的冷卻空氣接口，霧化空氣則進入空氣罐，經緩沖、過濾后，再分配到各噴槍壓縮空氣接口。噴槍結構見圖3,噴槍平面布置見圖4。

圖3 噴槍結構示意圖Fig.3 Structural diagram of a spray gun

圖4 噴槍平面布置圖Fig.4 Spray gun layout plan

6 工藝過程風險分析

6.1爆炸

氨水容易揮發出氣氨，而氨是易爆物質，特別在氨水槽的放空口周圍，容易形成爆炸性氣體而在有火源條件下發生空間爆炸。因此，現場禁止明火，并設置防雷、防靜電等安全措施。

6.2中毒

氨是一種刺激性氣體，對呼吸道和眼睛的黏膜、皮膚皺褶等部位刺激明顯并造成化學灼傷。因此，當聞到刺激性氣味時應遠離現場，佩戴好灰色濾罐的防毒面具后，再進入現場進行相應的處置。

6.3環保污染

氨水是一種含氨態氮的化合物，直接流入地溝將會造成污水氨氮超標，故杜絕氨水泄漏或直接排到水溝。煙氣含逃逸氨過多，也會造成大面積異味而遭投訴，因此應嚴格控制氨水加入量。氨水系統工藝流程如圖5所示。

圖5 氨水系統工藝流程示意圖Fig.5 Process flow diagram of ammonia water

6.4介質串流

在噴槍堵塞情況下，氨水和霧化空氣存在相互串流的可能。為此，發現氨水閥后壓力異常升高后，應排除噴槍堵塞的可能性(如確認噴槍堵塞，單停下該噴槍聯系檢修處理)；同時，氨水管和霧化空氣管均須安裝單向閥。

通過一段時間的運行，得出如下數據：鍋爐負荷為57.72 t/h；煙氣含氧體積分數為13.8 %；氮氧化物密度為290.43 mg/m3；氨水質量分數為14.15%(氨水瞬時流量為0.84 m3/h；氨水總量為4.9 m3)；入爐煤的揮發分質量分數為15.52 %。

由此可見：入爐煤配比改變后，揮發分有所升高，在鍋爐高負荷(≥60 t/h)運行時，氮氧化物的濃度也相對升高，折算后的密度為300～350 mg/m3，但未超過排放指標400 mg/m3；氨水的用量相對較高，每班需要5～6 m3，流量為0.7～0.8 m3/h。

從鍋爐的運行狀況看，入爐煤的配比對鍋爐的正常燃燒影響不大，爐溫較為穩定，摻渣量增大，鍋爐的入爐煤耗有所上升，標準煤耗量的變化不明顯；提高鍋爐負荷，入爐煤耗有所下降。鍋爐在60 t/h的負荷下，氮氧化物排放可控，但須提高氨水用量。

[1] 方度,蔣蘭蓀,吳正德.氯堿工藝學[M].北京：化學工業出版社，1990.175-179.

[編輯：費紅麗]

Summarizationofammoniadenitrificationtechnologyforboilerfluegas

YANGJing

(Guangxi Liuhua Chlor-Alkali Co.,Ltd.,Liuzhou 545600,China)

recycling; boiler flue gas; ammonia denitrification

The effective methods for reducing the NOXemissions from power plant boiler are introduced. The ammonia denitrification process used in Guangxi Liuhua Chlor-Alkali Co.,Ltd. is introduced emphatically. The process risk of the ammonia denitrification is analyzed.

X781.2

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1008-133X(2017)07-0035-03

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楊靖(1988—)，男，助理工程師，2013年畢業于大連理工大學電氣工程及其自動化專業，現于廣西柳化氯堿有限公司安環部從事安全環保管理工作。

2017-02-13