COA脫硝技術的應用分析及優化建議

葉陳霖

（廈門國貿中順環保能源股份有限公司,福建 廈門 361000）

COA脫硝技術的應用分析及優化建議

葉陳霖

（廈門國貿中順環保能源股份有限公司,福建 廈門 361000）

COA脫硝是一種受鍋爐工況影響極小的爐外脫硝技術，具有較好適用性。本文介紹COA脫硝工藝原理及工藝特點，結合長期以來應用實踐和經驗積累，分析該工藝目前在應用方面還存在的一些不足，提出優化建議。

COA脫硝；應用分析；優化建議；超低排放

廈門國貿中順環保能源股份有限公司原有3×75t/h循環流化床鍋爐在原有爐外半干法脫硫除塵裝置基礎上，采用福建某上市環保公司自主研發的COA脫硝技術，實施脫硝改造，實現鍋爐尾部煙氣中NOx具備超低排放能力（即NOx≤35mg/m3），是火電行業首個使用COA脫硝技術的工程案例，并與該技術研發單位進行不斷合作摸索及工藝改進。

1 COA脫硝技術工藝原理及特點

1.1 脫硝工藝原理

COA脫硝主要是將鍋爐尾部煙氣中難溶于水、不易被堿性吸收劑反應吸收的NO，通過脫硝劑（NaClO2）作用，增強將其轉化為易于反應吸收的NO2機率，再利用爐外（半）干法脫硫塔利用消石灰進行中和反應完成脫硝。其脫硝主要化學反應為：

NaClO2作為脫硝劑，在前一個反應中主要起強氧化作用，而在后一個Ca(OH)2與NO2吸收反應中起催化作用。相關生成物均為無毒害的Ca(NO3)2、NaCl和H2O，對原有脫硫系統無其他危害。

1.2 脫硝工藝特點

COA脫硝技術將脫硝方式從催化還原的傳統模式轉為氧化吸收方向，有別于常用的低氮燃燒、SNCR、SCR等，具有以下優點：

（1）對脫硝溫度、粉塵濃度等沒有特別的限制要求，屬爐外脫硝，受鍋爐運行工況、溫度場等影響小，特別適合難以實施SNCR、SCR脫硝工藝的中小型鍋爐；（2）結合已有爐外脫硫吸收塔進行協同處置，只需增加脫硝添加劑給料裝置，改造投資金額和運行維護費用少；（3）脫硝副產物為無毒害，無廢水排放及二次污染；（4）系統簡潔，一般由脫硝劑進料模塊、溶液配置與存儲模塊、溶液輸送及噴射模塊組成，啟停方便，設備占地小、運行可靠；（5）根據NOx濃度變化，可通過調解吸收劑和脫硝劑的耗量來實現良好適應性；（6）脫硝效率高，可實現60%以上。

2 COA脫硝工藝當前存在的不足

2.1 須配合爐外吸收裝置使用

COA脫硝技術主要起氧化和催化吸收作用，僅靠COA脫硝工藝并不能完成對氮氧化物的脫除，須配合爐外吸收塔使用才能實現脫硝。在鍋爐原有爐外（半）干法脫硫工藝的基礎上實施COA脫硝改造，才能突出投資少等優點。

2.2 吸收塔內SO2濃度影響脫硝效果

通過大量實踐和分析，COA脫硝技術在結合原有爐外脫硫吸收塔使用時，吸收塔內SO2初始濃度大小對脫硝效果有直接影響。COA脫硝工藝會優先促進脫硫塔內SO2反應吸收，在SO2濃度被脫除到極低的情況下，NOx濃度才能同步脫除到較低水平。造成大量脫硝劑優先被SO2反應吸收所消耗，在SO2濃度較高的情況下，要保證相應脫硝效果須增加脫硝劑的使用。

2.3 脫硝運行成本較高

目前COA脫硝的最佳脫硝劑為亞氯酸鈉（NaClO2），基于氧化性和穩定性要求考慮。COA脫硝技術從最早的固相COA脫硝階段發展到目前較為普遍的液相COA脫硝階段，雖然脫硝工藝和效率有一定改善，但脫硝成本下降幅度有限。脫硝運行成本主要由脫硝劑、吸收劑、電耗三個部分構成，在當前階段，脫硝劑成本仍占總脫硝運行成本的90%左右，而市場上亞氯酸鈉價格在每噸一萬元以上，脫硝運行成本與SNCR脫硝相比較高，但優于SCR脫硝。

2.4 亞氯酸鈉存儲和使用有安全要求

通常采購的脫硝劑是固體亞氯酸鈉，一種高效氧化劑，易溶于水，具有一定毒性，與可燃物接觸和有機物混合能引起爆炸；在175～200℃會熱分解，以至燃燒爆炸；將濃酸濺滴到NaClO2固體上也會引起爆炸。因此，對于亞氯酸鈉的存儲和使用存在相應安全要求。

2.5 存在管道腐蝕現象

由于配制后的亞氯酸鈉溶液具有強氧化腐蝕性，對輸送溶液的不銹鋼管道會造成腐蝕，尤其是焊縫處易因腐蝕產生滴漏，需要定期檢查、及時維護。

3 優化建議

（1）控制爐外吸收塔SO2、NOx污染物初始濃度，以減少SO2對脫硝效果影響和降低脫硝運行成本?？赏ㄟ^在前端采用SNCR脫硝、煙氣低氮再循環、爐內石灰石脫硫等預處理措施。

（2）脫硝劑（亞氯酸鈉）溶液濃度宜控制在8～12%之間，既滿足正常使用要求，又能減少亞氯酸鈉耗量和對溶液輸送管道的腐蝕。

（3）根據企業聯合技術研發單位通過采用臭氧作為亞氯酸鈉替代品開展的氣相COA脫硝試驗表明，氣相COA脫硝能夠進一步提高脫硝效率、降低脫硝成本，解決介質管道腐蝕等問題，待進一步摸索和完善。

4 結語

（1）COA脫硝技術結合鍋爐原有爐外脫硫裝置進行升級改造和使用，具有投資少、施工快、效率高等特點，適合難以實施SNCR或SCR脫硝改造的中小型鍋爐，或是通過采用其他脫硝工藝后離氮氧化物“超低排放”仍有一定差距的鍋爐。（2）當前使用亞氯酸鈉為脫硝劑的COA脫硝工藝存在脫硝運行成本高、管道腐蝕等問題，需進一步完善，尋找更為廉價、高效的脫硝劑替代品，以及繼續優化完善工藝。（3）COA脫硝技術結合原有爐外脫硫塔使用，能夠通過一種吸收劑同時實現脫硫脫硝，但SO2與NOx存在先后反應順序，較適合同時對SO2和NOx都存在較低排放濃度要求的鍋爐機組協同處置使用。（4）采用COA脫硝技術可實現氮氧化物超低排放（即NOx排放濃度≤35mg/m3），但考慮脫硝運行成本，推薦爐外吸收裝置污染物（SO2、NOx）初始濃度較低的情況下使用，可搭配其他環保工藝協同使用。

[1]黃光明.SNCR+COA脫硝技術在循環流化床鍋爐應用[J].廣東化工,2015,42(07):42-44.

[2]殷銘,田為成,鮑立峰,高璇,余玉芳.由一起亞氯酸鈉爆炸事故引發的思考[J].化工時刊,2014,28(01):42-43+50.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.01.005

葉陳霖（1984-）,男,福建漳州人,碩士研究生,中級工程師,研究方向：電力行業安全生產、環境保護、節能減排等。