煤粉鍋爐煙氣超潔凈排放脫硝工藝路線的比選

摘 要：煤粉鍋爐NOx濃度沒有達到超低排放要求，通過進一步升級提效，實現環保指標超潔凈排放的目標，通過比選采用氣相COA脫硝。

關鍵詞：超潔凈；干式脫硫；COA脫硝

兗礦新疆煤化工有限公司3×220t/h煤粉鍋爐，爐內配置LNB+SNCR 脫硝技術，爐外采用干法脫硫脫硝除塵一體化工藝（第一代COA（液相）脫硝工藝），目標是控制鍋爐煙氣達到超低排放標準，即SO2濃度≤35mg/Nm3，NOx濃度≤50 mg/Nm3，煙塵濃度≤10mg/Nm3。目前SO2和煙塵濃度達到了超低排放標準，但NOx濃度沒有達到超低排放要求，仍需進一步脫硝。

1 項目背景

1.1 LNB+SNCR脫硝技術改造情況

2014年9月，兗礦新疆煤化工有限公司對鍋爐進行了脫硝技術改造。脫硝工藝采用成熟可靠的LNB+SNCR煙氣脫硝工藝技術。

2015年10月，鍋爐進行了168h性能考核，考核結果為鍋爐出口NOx 濃度約125mg/Nm3。性能考核結果表明，LNB+SNCR脫硝改造項目NOx濃度沒有降到100mg/Nm3的指標要求。主要原因為鍋爐煤質發生變化，實際原始煙氣NOx排放濃度遠高于設計值，實測值601-631mg/Nm3，導致LNB+SNCR脫硝后NOx濃度達不到低于100mg/Nm3的要求。

2015年7月，兗礦集團公司為緊跟新疆政府關于超潔凈排放技術在新疆的推廣應用形勢、適應未來更為嚴格的環保要求，考慮在目前正在建設的煙氣凈化裝置，通過進一步升級提效，實現環保指標超潔凈排放的目標，即大氣污染物排放達到：

NOx<50mg/Nm3、SO2<35mg/Nm3、煙塵<10mg/Nm3。改造工作于2015年10月完成，裝置經168h性能考核驗收，SO2和煙塵濃度達到了超低排放濃度要求，但NOx濃度在50-80mg/Nm3，沒有達到超低要求。由于一體化設施的入口NOx高，造成出口NOx超過50mg/Nm3，需進一步實施超低排放改造。

1.2 脫硫脫硝除塵一體化設施改造情況

2015年4月，進行“干法脫硫脫硝除塵一體化設施”改造項目，SO2濃度≤35mg/Nm3，煙塵濃度≤10mg/Nm3，NOx濃度≤100mg/Nm3。目前項目已驗收合格，運行正常。

2 改造方案的選擇

目前鍋爐的脫硝方式有多種，本項目已配套低氮燃燒和選擇性非催化還原技術（SNCR）法脫硝及液相COA，脫硝改造可選擇的路線有：

對原有鍋爐低氮燃燒器優化改造，但達不到超凈要求。所以，低氮燃燒提效改造排除。

增設選擇性催化劑還原（SCR）裝置、增設氣相COA脫硝裝置。

2.1 SCR脫硝

選擇性催化還原（SCR）工藝主要是在一定溫度（280～420℃）和催化劑存在的情況下，向煙氣中通入還原劑NH3，將煙氣中的NOx還原為無害的氮氣（N2）和水（H2O）。它是目前國內外應用最為成熟的煙氣脫硝工藝。其主要反應如下：

4NH3+4NO+O2=4N2+6H2O

8NH3+6NO2=7N2+12H2O

4NH3+2NO2+O2=3N2+6H2O

SCR投資和運行成本都較高，尤其是對于現有鍋爐改造，不僅改造投資成本高，且改造周期長，對生產影響大。

嵌入式即采用鍋爐尾部煙道作為反應器，通過對省煤器、空預器等移位改造，騰出足夠的催化劑安裝空間，用于架設一層催化劑。

2.2 氣相COA脫硝

利舊現有循環流化床干法脫硫除塵一體化裝置，另外增設氣相氧化劑制備及噴射系統。通過添加強氧化劑，促進煙氣中不溶于水的NO（占煙氣氮氧化物的95%）轉化為易溶于水的NO2，在吸收塔內溶解吸收，從而實現氮氧化物的脫除。

3 結論

從以上對比可以看出，兩種改造方案均可滿足環保要求，但SCR改造涉及的投資和運行費用均高于氣相COA工藝，經濟性指標不佳。

此外，SCR改造需要長期的停爐時間，且由于催化劑的加入會將SO2轉化為SO3并與逃逸氨反應生成硫酸氨和硫酸氫銨，易造成空預器積灰堵塞和腐蝕且系統阻力增加較大，影響機組運行安全。

綜合考慮采用增加氣相COA脫硝工藝。

參考文獻：

[1]侯長江，田京雷，臭氧氧化脫硝在燒結煙氣中的應用研究[C].2017京津冀及周邊地區鋼鐵行業廢氣排放深度治理和利用技術交流會論文集，2017.

[2]李海斌.低氮燃燒結合SCR脫硝方案論證[J]熱力發電，2013（06）.

[3]楊青山.火電廠“超潔凈排放”改造應對策略研究及問題分析[j].電力科技與環保，2015（8）.

作者簡介：

常淑華（1976- ），女，漢族，黑龍江訥河人，工程師，技術主管，學士，2003年本科畢業于黑龍江科技大學化學工程與工藝專業，現從事煤化工熱電工藝方面工作。