鏈條鍋爐脫硝工藝及優化組合方案的選擇

文/胡升軍，勝利石油管理局有限公司熱力分公司河口管理區

1 技術類型分析對比

目前，低氮燃燒技術(LNB)、選擇性催化還原技術(SCR)、選擇性非催化還原技術(SNCR)SHI 常用的鍋爐脫硝治理技術。以下是分別對各個技術的分析比較：

1.1 SCR脫硝技術

該工藝是利用氨對NOx的還原功能，在催化劑的作用下將NOx還原為對大氣沒有影響的氮氣和水。

SCR技術原理

NO在反應器內被還原，鍋爐里的煙氣，NO2一般約占總的NOx濃度的5%，NO2反應如下：

2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O；6NO2+8NH3→7N2+12H2O

這種技術的優點是脫硝效率一般在70-92%之間，較高，且安全性好。其缺點是投資量大且運行費用高，而且反應溫度要求在30 0-400°C之間，不適用于小型層燃工業鍋爐，對負荷的變化適應性差，。

1.2 選擇性非催化還原煙氣脫硝技術

選擇性非催化還原技術是要求在鍋爐爐膛里合適位置噴入含氮的還原劑，在高溫的情況下分解出NH3，將煙氣中NOx的選擇性地還原為N2和水。但是溫度高于1100°C后,NH3則會被氧化為NO

這種技術的優點是;反應溫度的要求和鏈條鍋爐爐膛內的溫度相符合，使系統的運行更加穩定，選擇性非催化還原脫硝技術成熟可靠，能夠有效地利用還原劑，設備模塊化，占地小，投資及運行成本低，另外對負荷變化適應性強。

其缺點是:脫硝效率較低，一般在30-60%之間;噴入的NH3在溫度低于900°C時反應不充分，造成氨逃逸的情況。在溫度高于110 0°C后，NH3將會被氧化為NO，使排出的NOx含量升高。

1.3 鏈條鍋爐低氮燃燒技術

鏈條鍋爐低氮燃燒技術原理，主要基于以下四項技術：煙氣再循環低氧高效低氮燃燒技術、空氣(煙氣)分級燃燒技術、前置部分氣化低NOx高效層狀燃燒技術和粉焦回送還原NOx技術。

1.3.1 前置部分氣化低NOx高效層狀燃燒技術

其原理是將燃燒分為兩個階段:煤首先在前置氣化爐進行缺氧燃燒，缺氧燃燒提供的熱量完成在氣化室煤的氣化熱解過程。第二階段氣化爐熱解產生的CO2、CO、CH4、H2等還原性氣體，和半焦燃燒產生NOx然后進行還原反應，這樣就能減少NOx的排放。

氮元素前移技術是在煤層燃燒過程中的一種高效的低污染層狀燃燒技術，這種技術能把低層燃爐NOx的排放降低，以此來提高燃燒的效率。單獨使用該技術脫硝效果是不明顯的，該技術相對成熟，脫硝效率在10-15%之間，但在一般的小型的鍋爐上有必要應用。

1.3.2 煙氣再循環低氧高效低氮燃燒技術

原理是降低燃燒層溫度并且將鍋爐效率和燃燒速率提高，通過將煙氣混入一次風中來降低一次風氧含量，加大總風量來實現的，達到降低NOx排放的效果。

在可燃組分充足的缺氧狀況下，保證充足的反應時間，燃料中的氮會生成少量的NOx和大量的N2。

該工藝技術相對成熟，脫硝效率在10-15%間。雖然技術投資較少，但是會造成燃燒穩定性下降。因此，用于鏈條鍋爐達到NOx排放降低效果是有待考慮的。

1.3.3 空氣(煙氣)分級燃燒技術

空氣分級燃燒技術是目前國內外普遍采用的、比較成熟的低N Ox燃燒技術。煤燃燒過程是要降低NOx的生成，要求燃燒時降低燃燒速度和溫度，應該先在缺氧的富燃料條件下燃燒。通過燃燒生成的一氧化碳和NOx的還原反應，以及燃料氮分解的HCN、CN、NH、和NHx等相互作用或NOx還原分解，從而抑制了NOx的生成。

該工藝技術的脫硝效果有限的，它的脫硝效率是在5-10%之間，需配合煙氣再循環低氧高效低氮燃燒技術使用，。

1.3.4 粉焦回送還原NOx技術

粉焦在高溫下是很好的NOx還原劑，用于還原煙氣中的NOx，所以要求在鍋爐尾部煙道設置低阻分離器將煙氣中的碳粒分離出來，然后回送到爐膛高溫處，達到還原NOx的效果。

該工藝技術有較大的改進余地，技術有待成熟，脫硝效率在5-10%之間，脫硝效果有限。

2 鏈條鍋爐脫硝工藝對比與選擇

2.1 技術方面比較

鏈條供暖鍋爐運行的最大特點是負荷多變，所以在脫硝技術方案的選擇上，難以滿足選擇性非催化還原和可控硅整流元件的溫度要求，這就需要復雜的調節手段和特別的設計。低氮燃燒工藝幾乎沒有運行費用，這也是他的突出優點，這對于多年運行的供暖鍋爐尤其重要。

選擇性非催化還原系統簡單，負荷適應性較強，投資省，不用催化劑，而還原劑噴入爐膛溫度為750到1100°C之間，鏈條爐爐膛溫度800到1000°C之間，在選擇性非催化還原的反應溫度內，因此該技術在采暖鏈條鍋爐上使用是一個很好的選擇。但是在溫度較低運行時選擇性非催化還原會出現氨逃逸，所以，可以結合低氮燃燒技術進行改造。

為從技術方面看，采用低氮燃燒(高頻頭)+選擇性非催化還原(選擇性非催化還原)組合脫硝工藝是一個可行的組合方案。

2.2 投資及運行費用比較

就投資和運行而言，可控硅整流元件工藝需要催化劑、系統復雜、投資最大、場地占用大并且運行操作要求高。

低氮燃燒工藝運行費用較小，投資不大，所是首選的脫硝技術。從投資和運行費用的角度看，“低氮燃燒(高頻頭)+選擇性非催化還原(SN?CR)“的組合是最佳選擇。

3 結語

本文通過多種放的分析和比較，低氮燃燒(高頻頭)+選擇性非催化還原(選擇性非催化還原)組合”的脫硝方案，是一個最優的方案，希望能為相關研究做出參考。