循環流化床鍋爐煙氣脫硝工藝研究

童志鵬?李名洲

摘 要 目前，隨著經濟的飛速發展，也使能源產生了巨大的消耗，受到多方面因素的限制，鍋爐依然在我國各類生產企業中使用，不過目前大多數鍋爐都已經被更為環保節能的循環流化床鍋爐所替代。

關鍵詞 循環流化床鍋爐;煙氣脫硝工藝;環保節能

引言

鍋爐是各類企業中必不可少的能量轉換器，隨著人們環保意識的逐漸增強，鍋爐也不斷得到改進，逐漸向節能型、環保型方向發展。鍋爐排放的尾氣主要以氮氧化物和硫氧化物為主，這些物質會污染空氣，以酸雨的形式重新回到地表，不僅酸化土壤，腐蝕建筑物，還影響人們的健康。因此，政府相關部門對鍋爐煙氣中氮氧化物的排放檢查也日漸嚴格。

1循環流化床煙氣脫硝技術概述

隨著工業生產的不斷擴張，大氣污染的問題日益嚴重，大氣污染的防治越來越受到各個國家的重視。所以煙氣脫硝技術也被眾多國家作為防治大氣污染的重要科研項目。煙氣脫硝設備主要是除去循環流化床鍋爐煙氣中的氮氧化物，主要方式有選擇性非催化還原以及選擇性催化還原兩種。這兩種技術的相同點是都使用氨或者氨的衍生物做還原劑，與煙氣中的氮氧化物發生還原反應，形成沒有污染的水以及氮氣，從而除去煙氣中的氮氧化物[1]。

2循環流化床鍋爐煙氣脫硝工藝

2.1 選擇性催化還原工藝

循環流化床鍋爐的主要特點之一是燃料的多樣性，這也導致了鍋爐煙氣中的氮氧化物含量不同，當鍋爐煙氣中的氮氧化物含量較高時，應該用選擇性催化還原的方式進行煙氣的脫硝處理，該處理方式脫除率較高，在工業上應用也比較廣泛。選擇性催化還原脫硝的工作原理是在還原催化劑的催化作用下，氨氣與煙氣中的氮氧化物選擇性進行氧化還原反應，生成對大氣沒有污染的水和氮氣，達到煙氣脫硝的目的。該選擇性催化還原脫硝工藝的優點是對鍋爐煙氣中的氮氧化物的脫除效率較高，可達到90%以上，工藝簡單，操作簡便，技術相對成熟，是目前應用最廣泛的脫硝工藝技術。但也存在許多缺點，主要是運行成本高，設備維護和維修費用較高，且運行過程中部分逃逸氨氣和煙氣中SO3結合生成硫酸氫銨，容易堵塞空氣預熱器，在一定程度上限制了其在循環流化床鍋爐中的應用。

2.2 選擇性非催化還原工藝

選擇性非催化還原工藝與選擇性催化還原工藝的主要區別是還原過程中是否加入了催化劑，催化劑的加入在一定程度上加快了反應進程，但是也對反應的選擇性提出了更高的要求。選擇性非催化還原脫硝工藝的原理是將NHX基加入到800～1000℃的鍋爐內，首先還原劑自身進行分解，降解出氨氣再與煙氣中的氮氧化物在高溫下進行氧化還原反應，生成水和氮氣，之后排放到大氣中。選擇性非催化還原脫硝工藝在工業鍋爐中的應用也較為廣泛，主要是由于其運行成本比選擇性催化還原工藝低，當鍋爐煙氣中的氮氧化物含量不高時，適合選擇該脫硝工藝，雖然選擇性非催化還原工藝的脫除率在50%以下，但是完全符合國家排放標準要求[2]。

3脫硝工藝在循環流化床鍋爐中的應用

3.1 SCR煙氣脫硝工藝在循環流化床鍋爐上的應用

循環流化床鍋爐的優點是可適用多種燃料，鍋爐適用的燃料也決定氮氧化物的排放量，當遇到氮氧化物的排放量多的鍋爐同時條件允許情況下，可使用SCR法脫硝。SCR工藝系統是由氨制備、氨儲備系統和一些輔助設備共同組成，脫硝反應系統是由SCR反應器、噴氨系統、煙氣系統、靜態混合器以及催化劑組成。

3.2 SNCR+SCR聯合脫硝工藝在循環流化床鍋爐上的應用

混合SNCR+SCR煙氣脫硝技術不是選擇性催化還原法工藝與選擇性非催化還原法工藝的簡單組合，它是結合了SCR技術高效、SNCR技術投資省的特點而發展起來的一種新型工藝。這種SNCR+SCR聯合脫硝工藝，是在鍋爐合適溫度（800℃～1100℃）的爐腔位置布置適當數量的SNCR噴槍，在此直噴一定劑量的還原劑氨（NH3），使其與煙氣中的NOx反應生成氮氣（N2）和水（H2O）。由于此法對NOx的脫除率有限（一般在20%～40%），為能達到更高的脫硝效率，在鍋爐尾部的合適溫度段（溫度為280℃～420℃，最佳為300℃～400℃）設置SCR脫硝裝置，一般能脫去30%左右的NOx，這樣二者的合并效率一般能滿足總體脫硝效率的要求。此方法需要與鍋爐設計方配合，對鍋爐進行一些結構改造，以適應布置SCR催化劑、噴槍、吹灰設備等的結構需要。SNCR+SCR聯合脫硝工藝具有2個反應區，通過布置在鍋爐爐墻上的噴射系統，首先將還原劑噴入第一個反應區—爐膛，在高溫下，還原劑與煙氣中的NOx在沒有催化劑參與的情況下發生還原反應，實現初步脫氮;然后未反應完全的還原劑進入混合工藝的第二個反應區—SCR反應區（一般設在省煤器與空預器之間，根據實際情況可將催化劑直接安放在鍋爐內的合適段），在有催化劑參與的情況下進一步脫除氮氧化物。在后段SCR反應器中，氮氧化物（NOx）選擇性催化還原過程是在催化劑的作用下，通過前段的逃逸氨（NH3）將煙氣中的NOx轉化成氮氣（N2）和水。在整個脫硝過程中，相應的還原劑同上，其主要反應方程式同上面的SCR法和SNCR法的反應式。SNCR+SCR混合工藝的2個脫硝區域的設立可以同時進行，也可以分步實施。在有關排放標準較低的情況下，可以先采用單一SNCR工藝，隨著環保標準的提高，再加裝催化反應器。SNCR+SCR混合工藝的緊縮型SCR反應器，占地面積和工程量均較小，通過利用其前部SNCR逃逸氨作為脫硝還原劑，可方便地過渡到SNCR+SCR混合工藝，將脫硝效率提高到新標準的水平。雖然其目前的應用實例還較少，但具有發展優勢，需要人們去合理利用[3]。

4結束語

循環流化床鍋爐是目前應用最廣泛的鍋爐類型之一，其煙氣中含有大量的氮氧化物，這些氮氧化物如果不經處理直接排放到大氣中，不僅對環境造成污染，還會威脅人類的身體健康。因此，對循環流化床鍋爐煙氣中的氮氧化物進行脫硝處理尤為必要。

參考文獻

[1] 陳彬，姚麗萍.SNCR技術在循環流化床鍋爐煙氣脫硝中的應用[J].電力科技與環保，2018，28（5）：25-27.

[2] 李宜輝.循環流化床鍋爐煙氣脫硝工藝[J].化工設計通訊，2018，44 （9）：91.

[3] 王鳳君，姜孝國，張志偉.循環流化床鍋爐深度脫硝技術[J].鍋爐制造，2017，（1）：37-39.