循環流化床鍋爐超低排放技術的研究

徐梓洋(盤錦遼河富騰熱電有限公司，遼寧 盤錦 124000)

0 引言

循環流化床(SNCR)鍋爐是新視域下的新興產物，它本身包含的超低排放技術，使得工業煙氣排放大幅度降低，較好的符合了國家排放標準，也正因如此，使得循環流化床(SNCR)鍋爐得到廣泛應用、頻繁應用，已經積累了較大規模的受眾人群，獲得了廣泛好評與歡迎，也由此奠定了本文研究的意義和價值。

1 循環硫化床鍋爐超低排放技術概述

1.1 循環流化床鍋爐超低排放技術的地位

循環流化床鍋爐排放燃燒技術應用較早，可追溯到20世紀70年代末，是一種較早期的清潔煤燃燒技術，而它的結構中，主要包含燃燒室、分離器及返料器組，在相互作用下，即可產生循環及化學反應。這種燃燒技術雖在很長一段時期內支持與支撐我國經濟發展，但是煙氣排放量的龐大、對環境的持續污染，致使當下不由得采取別樣辦法，以此來降低煙塵排放、重金屬排放，也由此引申出了超低排放技術。超低排放技術在國家政策的支持下、經濟發展的需求下得到廣泛應用，越來越多的人認可了該種技術，使得這種技術在一些大型火電廠中的應用比重越來越凸顯，已經獲得了足夠的青睞和歡迎。在環境保護日益嚴峻與緊迫背景下，循環流化床鍋爐超低排放技術在潔凈煤領域的地位不斷提升，再加上其脫硫成本低、適應性強等優勢，使得該種技術目前仍舊在流傳使用，但是對其使用的方式、方法需科學化、規范化。

1.2 循環流化鍋爐選擇SNCR脫硝技術的可行性

就目前而言，循環流化鍋爐選擇SNCR脫硝技術，可基本滿足國家排放氮氧化物標準，SNCR脫硝技術在氮氧化物脫除率可高達70%～80%，可謂成效顯著，不僅可以滿足工業煙氣排放標準，還可降低使用成本、提高使用效率，作為一種既實用、又經濟的技術存在和推廣。

循環流化床鍋爐具備有效的還原劑噴入點和旋風分離器，分離器對于煙氣的擾動是強大的，因此，容易實現煙氣與噴入式還原劑的充分融合，再加之分離器中氣體流動路徑較長緣故，可讓化學反應時間加長。與此同時，SNCR反應溫度窗口和爐膛煙氣出口溫度范圍較為統一，所以，不會造成NH3氧化問題。這些又是與優點，都可確保循環流化鍋爐SNCR脫硝技術的脫硝成效保持在50%～70%之間。采用SNCR技術時，還需結合實際問題具體分析，根據不同的燃料，去明確氮氧化物的排放量，一般控制在50～150ppm即可。

2 SNCR脫硝技術工藝原理及技術優點

SNCR脫硝技術，即是在無催化劑的作用下，向溫度區域為850～1250℃的爐膛中噴入氨基還原劑，可實現氨基還原劑與煙氣的充分融合、均勻融合，在化學作用下可生成N2，雖然爐膛中也會充斥氧氣，但是噴入還原劑會選擇性的、精準性的與氮氧化物進行反應，可不受氧氣影響，可避免被氧化，減少氧氣的干擾，也可確保反應的有效。一般而言，還原劑會采用氨、氨水或尿素。

當然，采用SNCR脫硝技術尤其獨特的優勢和技術有點，可分三方面進行闡述：

首先，對于循環流化床鍋爐而言，SNCR脫硝技術理論研究較為豐富，已經積累了較多的實踐經驗和實踐成果，不失為一種成熟技術，可投入商業運行，可取的不錯的收益。也主要依托于該種技術的脫銷效率，一般都可達到60%及以上的脫銷效率。值得一提的是，循環流化床鍋爐獨特的低溫和分級燃燒方式，再搭配SNCR脫硝技術可充分滿足氮氧化物的排放標準，進而滿足生產與使用要求，可謂一舉兩得；

其次，SNCR脫硝技術的使用，無須對鍋爐進行過多改動和調整，也無須調整參數和常規運行方式，可簡化使用方式，這對于鍋爐的使用效率不會造成太多干擾。因為SNCR脫硝技術中化學反應的發生主要依托高溫，所以無需高昂催化劑的輔助，這對于相關企業而言，可節省一大筆開銷，利于企業積蓄實力；

最后，SNCR脫硝技術的使用需要還原劑噴射系統和控制系統發力，與鍋爐銜接的部分也是還原噴射系統，所以安裝不會太費力，只需三天左右的時間即可完成操作。

3 SNCR脫硝技術特點及反應機理

SNCR脫硝技術自身是具備多重特點的，如顯著的占地少、技術成熟、投資少、節省開支、操作簡單等外在特點。就技術而言，可擺脫對高昂的催化劑的強烈需求，也不存在二氧化硫、三氧化硫轉化率問題，也可不受煙氣阻力干擾，還可避免二次污染。此外，還可盡可能的減少施工周期、減少用工人數、避免較多次數的設備故障，這樣來看，維修成本也可緊緊掌控在一定范疇內。即使脫硝設備發生或大或小的故障，也不會影響發電機與鍋爐的正常運轉，對于鍋爐機組的影響將會降到最低，可適用于電廠老機組改造，是一種經濟、有效的處理方法。

以上論述中，我們不難看出SNCR脫硝技術的應用原理，而反應機理與應用原理相通，可用反應公式表達和體現：

以NH3為還原劑的反應式為：

以尿素為還原劑的反應式為：

由于循環流化床鍋爐中擁有濃度稍高的一氧化二氮，其在脫除機理中，自然受到重視，按照機理來說，可劃分為兩種：N2O熱解和N2O還原于N2。在循環灰存在狀況下，催化機理分析中，仍可看到NH3被循環灰表面活性吸附。

4 溫度對脫硝的影響及循環灰的催化作用

4.1 溫度對脫硝的影響

與以往的鍋爐不同，循環流化床鍋爐超低排放技術對于溫度有著較高要求，對于催化劑的需求是不明顯的，可將溫度視為影響氮氧化物轉化率的重要指標，實踐可發現，SNCR有一個相對適宜的需求溫度。當溫度達不到要求的高度時，轉化率必然降下來，這個時候的NO和NH3濃度均處于較高水平；然則，溫度超過適宜溫度指標時，則會加快NH3氧化，會容易生成大量的NO，NO轉化率自然而言會降下來。

實踐表明，溫度高于適宜的最佳溫度時，化學反應將發生顛倒與改變，以NH3的氧化反應會逐漸成為焦點和重點。除此之外，尿素分解得出的氨將不會還原氮氧化物，相反的是與氧氣發生化學反應，形成氨水。由此可看出，溫度的重要性及溫度在SNCR技術中的重要影響。

更多實驗表明，當溫度處于850～1250℃之間時，則可確保以氨為反應劑的脫硝效率高于尿素反應劑脫硝效率；當溫度超過1250℃的時候，結果相反。相同條件下，氨水的脫硝效率可超于尿素溶液的脫硝效率，在溫度把控上，尿素溶液更傾向于高溫。

4.2 循環灰的催化作用

循環灰在循環硫化床鍋爐中噴氮時發揮著積極作用，主要是在合適的時機和條件下，協助NO與N2O發生反應，還可發揮催化作用，進而達成氮氧化物超低排放標準。所以，循環灰的作用及價值理應關注和重視起來，而非無視它、冷落它。

具體來說，在噴入NH3時、進行脫硝反應時，循環灰正處于濃度較高階段，氣體與固體的沖撞與反應，可使得循環灰中的活性成分與NH3和NO接觸和反應，隨之發生起鼓多相反應。依托和借助循環灰，可有效提高脫硝反應中的轉化率，可充當催化劑，進而有效降低氮氧化物排放量。以循環灰為床料，無疑可以提高轉化率，也可明顯發現氣體中的NH3濃度有所降低。與此同時，還發現循環灰還可在NH3與N2O發生反應中發生了一定催化作用，對于超低排放氮氧化物也可產生積極成效與影響。

5 脫硝總體要求及運行效果

5.1 脫硝總體要求

5.1.1 脫硝裝置系統應具備的要求

要查驗燃用設計，脫硝系統需符合環保總局標準，這是硬性要求，也是購買及使用的必要前提條件；

要使用規范、成熟的技術，建設費用要處于預算范疇內，易于發現問題進行故障維修；

所有設備及零件需全新、健全；

盡可能的減少運行成本，減少不必要的開支；

要有專人定期進行巡查，以便發現問題及時送去維修；

竭盡可能的減少操作人員數量，提高技術與設備的運用效率，避免不必要的器械損失與使用風險；

保證設備安全，維護操作人員的生命安全；

節省能源、降低損耗。

5.1.2 脫硝裝置及其配置的設備應具備的要求

要確保脫硝裝置在用之前處于閉合狀態，做好裝置的密封處理，確保煙氣不被排放到大氣中；

要按照說明書來安全操作，尤其是鍋爐的溫度，要切勿過高和高低，確保脫硝反應在安全與穩定狀態下發生；

確保脫硝裝置檢修時間避開正常工作時間段，避免因維修帶去不必要的經濟損失；

設計上要保守的保存足夠通道，以便后續檢修、施工。

5.2 實際運行效果

實踐表明，SNCR技術具備較多的應用優勢，可避免在高昂的催化劑方面支出較多金額，還可提高脫硝轉化率，可進一步降低氮氧化物排放，進而符合國家要求與標準，相較于傳統脫硝技術而言，存在明顯的優越性特征，現如今也已成為市場中的主要脫硝手段，不僅便于安裝，還可避免故障帶來的巨大影響，可謂降低氮氧化物的絕佳渠道和途徑。雖然市面上，現如今存在兩種脫硝技術，分別為SCR技術和SNCR技術，但是SNCR技術應用還是略勝一籌，只因SNCR技術的理論研究更豐富、更成熟，也由此積累了更多的實踐經驗。按照當下發展趨勢，這種非催化還原脫硝技術，未來還擁有廣闊的發展前景，值得進一步推廣和使用。

6 結語

綜上所述，國家在進步、經濟在發展，在快節奏的視域下，國家對于環保工作抓的更緊、抓的更牢，也由此對煙氣中的氮氧化物排放進行了明確規定，提高了對排放技術的要求和標準，也伴隨電廠技術的轉型，讓SNCR技術應運而生。實踐表明，SNCR技術，有著以往脫硝技術不具備的優勢，成本低、易操作，還可達到國家規定工業排氣標準，也由此奠定了它的地位和影響，相信在未來，SNCR技術可實現完美升級，并造福人民、造福社會。