循環(huán)氧化吸收協(xié)同脫硝技術(shù)在NOX超低排放控制中的應(yīng)用

文_張哲然 福建龍凈脫硫脫硝工程有限公司

2015年底，國務(wù)院決定對燃煤電廠全面實(shí)施超低排放與節(jié)能改造。2018年5月，生態(tài)環(huán)境部辦公廳發(fā)布關(guān)于征求《鋼鐵企業(yè)超低排放改造工作方案(征求意見稿)》意見的函，開始逐步推進(jìn)鋼鐵行業(yè)的超低排放改造。隨著環(huán)保排放要求的日益提高，脫硝技術(shù)方案的科學(xué)選擇已成為企業(yè)超低排放治理目標(biāo)能否實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。現(xiàn)有煙氣脫硝技術(shù)主要包括選擇性催化還原法(SCR)和選擇性非催化還原法(SNCR)，但SCR和SNCR均有各自的適用范圍，在應(yīng)用過程中常常會受到許多限制性條件的制約，無法滿足各種不同工況煙氣治理的要求。為了解決現(xiàn)有煙氣脫硝技術(shù)在某些應(yīng)用領(lǐng)域中使用效果不理想的問題，福建龍凈在數(shù)百套循環(huán)流化床干法脫硫除塵裝置成功應(yīng)用的基礎(chǔ)上，對流化床的協(xié)同脫硝功能進(jìn)行深入研究，成功開發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的“循環(huán)氧化吸收協(xié)同脫硝技術(shù)”（簡稱“COA脫硝技術(shù)”）。

1 COA脫硝技術(shù)介紹

1.1 技術(shù)原理

COA脫硝技術(shù)以循環(huán)流化床反應(yīng)器為核心，利用循環(huán)流化床中高密度、大比表面積、激烈湍動的吸收劑物料顆粒床層，通過氧化劑的添加，將煙氣中難溶于水的NO氧化成可溶于水的NO2或其它高價氮氧化物，再與強(qiáng)堿性吸收劑進(jìn)行中和反應(yīng)，在同一反應(yīng)器內(nèi)實(shí)現(xiàn)SO2及NOX的同步脫除。COA脫硝技術(shù)工藝流程如圖1所示。

圖1 循環(huán)氧化吸收協(xié)同脫硝技術(shù)工藝流程示意圖

1.2 技術(shù)特點(diǎn)

COA脫硝技術(shù)最大程度地利用了脫硫除塵主體裝置，在同一反應(yīng)器內(nèi)完成脫硫和脫硝過程，大大降低了脫硝設(shè)備的投資費(fèi)用和占地面積，為煙氣中NOX的治理提供了一種全新的解決方案。其主要特點(diǎn)有：

①脫硝效率高，可以達(dá)到80%以上。可單獨(dú)使用，也可與SCR技術(shù)、SNCR技術(shù)進(jìn)行組合，大大豐富了脫硝方案的選擇，保證煙氣出口NOX排放濃度小于50mg/Nm3。

②根據(jù)不同脫硝氧化劑的特性，配套開發(fā)液相氧化技術(shù)和氣相氧化技術(shù)，結(jié)合不同項(xiàng)目的特點(diǎn)進(jìn)行針對性的選擇和配置。

③為多組分污染物協(xié)同治理技術(shù)，最大程度利用了脫硫除塵裝置的主體結(jié)構(gòu)，投資及運(yùn)行費(fèi)用較低。

④占地面積小，布置緊湊，特別適合一些場地空間十分有限的工程項(xiàng)目。

⑤啟停及調(diào)節(jié)靈活方便，可根據(jù)入口NOX濃度波動情況實(shí)時調(diào)整氧化劑的加入量，具有良好的工況適應(yīng)性。

2 COA脫硝技術(shù)典型應(yīng)用案例

COA脫硝技術(shù)自成功開發(fā)以來，已經(jīng)在眾多不同領(lǐng)域、不同規(guī)模的幾十臺套工程項(xiàng)目上實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用。以下為該技術(shù)在供熱鍋爐、火力發(fā)電、鋼鐵燒結(jié)中的典型應(yīng)用案例。

2.1 供熱鍋爐項(xiàng)目

杭州杭聯(lián)熱電有限公司位于杭州經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)，是一家典型的城市型熱電廠。熱電廠內(nèi)共有6臺CFB鍋爐，1～3#鍋爐蒸發(fā)量為75t/h，4～6#鍋爐蒸發(fā)量為130t/h。其中1#、2#、3#、4#、6#鍋爐均由福建龍凈總承包實(shí)施超低排放改造。在NOX的超低排放控制上，采用SNCR+COA的聯(lián)合控制技術(shù)，COA采用液相氧化的技術(shù)方案。當(dāng)初始NOX濃度較低時，僅投運(yùn)SNCR脫硝裝置即可滿足NOX小于50mg/Nm3的超低排放要求；當(dāng)初始NOX濃度較高時，在SNCR脫硝裝置投運(yùn)的基礎(chǔ)上，同步投運(yùn)COA脫硝裝置，將NOX排放濃度進(jìn)一步降至50mg/Nm3以內(nèi)。COA脫硝裝置啟停與調(diào)節(jié)十分靈活方便，特別適合運(yùn)行工況波動較大的中小型CFB鍋爐的NOX超低排放控制。

圖2 杭州杭聯(lián)熱電有限公司3#鍋爐超低排放裝置整體照

2.2 火力發(fā)電項(xiàng)目

陜西新元潔能有限公司位于陜西省府谷縣清水川工業(yè)集中區(qū)內(nèi)，廠區(qū)內(nèi)建設(shè)有2臺300MW燃煤發(fā)電機(jī)組。該機(jī)組于原先已配套了循環(huán)流化床干法脫硫除塵裝置及SNCR脫硝裝置，但隨著國家超低排放改造計(jì)劃的推進(jìn)，NOX排放濃度已無法滿足更加嚴(yán)格的超低排放要求。為此，陜西新元潔能有限公司于2018年開始對2臺機(jī)組實(shí)施脫硝超低排放改造。在改造方案上，首先對SNCR裝置進(jìn)行升級，在保留原噴槍布置的同時，在每只旋風(fēng)分離器入口煙道增加布置噴槍的數(shù)量，以提升SNCR的脫硝效率；同時，在循環(huán)流化床干法脫硫除塵裝置基礎(chǔ)上新增采用氣相氧化技術(shù)方案的COA協(xié)同脫硝裝置。通過SNCR脫硝技術(shù)與COA脫硝技術(shù)的聯(lián)動控制，保證系統(tǒng)在不同煙氣工況波動條件下均能穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)出口NOX排放濃度小于50mg/Nm3的超低排放要求。

2.3 鋼鐵燒結(jié)項(xiàng)目

江陰華西鋼鐵有限公司地處“天下第一村”的江蘇無錫華西村，廠區(qū)內(nèi)建有1臺180m2的燒結(jié)機(jī)。為響應(yīng)國家鋼鐵行業(yè)超低排放改造計(jì)劃，華西鋼鐵經(jīng)過廣泛的調(diào)研和技術(shù)論證，最終選擇了福建龍凈的循環(huán)流化床干法脫硫除塵耦合氣相COA的技術(shù)方案。氣相COA的脫硝方案相比于傳統(tǒng)的活性焦方案和SCR方案，在整體投資、運(yùn)行成本、占地面積等多個指標(biāo)方面均具有突出的優(yōu)勢。整套超低排放裝置已于2019年1月實(shí)現(xiàn)了成功投運(yùn)，實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)表明，SO2排放濃度可穩(wěn)定小于20mg/Nm3、NOX排放濃度可穩(wěn)定小于50mg/Nm3、煙塵排放濃度可穩(wěn)定小于5mg/Nm3，該裝置的成功應(yīng)用為鋼鐵行業(yè)的超低排放樹立了標(biāo)桿和典范。

3 結(jié)語

COA脫硝技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用順應(yīng)了國內(nèi)外技術(shù)發(fā)展趨勢與環(huán)保治理要求，有力地促進(jìn)了煙氣中多污染物一體化脫除技術(shù)的發(fā)展，具有設(shè)備投資少、運(yùn)行費(fèi)用低、占地面積小、高度集成、無二次污染等諸多優(yōu)勢。該技術(shù)豐富了脫硝技術(shù)方案的選擇與組合，突破了許多領(lǐng)域應(yīng)用條件的制約，對推動我國煙氣凈化技術(shù)進(jìn)步產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。