中小型循環(huán)流化床鍋爐煙氣脫硝技術(shù)探析

凌紹華　景長勇　張立娟

摘要：本文對煙氣脫硝技術(shù)在中小型燃煤循環(huán)流化床鍋爐的適用情況進行分析與討論。以65T/H燃煤循環(huán)流化床鍋爐為例，研究中小型燃煤循環(huán)流化床鍋爐SNCR煙氣脫硝工藝技術(shù)方案，并對中小型燃煤循環(huán)流化床鍋爐SNCR煙氣脫硝技術(shù)的經(jīng)濟效益及環(huán)境效益進行分析。

關(guān)鍵詞：中小型循環(huán)流化床鍋爐；煙氣脫硝；SNCR

中圖分類號：X511 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2016）04-0039-03

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2016.04.008

Abstract：In this paper， flue gas denitration technology in the application of small and medium sized coal-fired CFB（Circulating Fluidized Bed） boilers are analyzed and discussed.To 65t/h CFB boiler， study small and medium sized coal-fired CFB boilers flue gas SNCR denitration technology solutions， and analyzes economic and environmental benefits for small and medium sized coal-fired CFB boilers flue gas SNCR denitration technology.

Keywords：Small and medium sized CFB boilers；Flue gas denitration； SNCR

前言

當前我國區(qū)域性大氣環(huán)境問題突出，部分區(qū)域霧霾現(xiàn)象突出，復合型大氣污染日益突出。燃煤鍋爐是主要污染源之一，隨著我國對大氣污染控制的加強，很多燃煤電站鍋爐都已安裝SCR或SCR-SNCR聯(lián)合脫硝裝置，但中小型燃煤工業(yè)鍋爐尚未開展有效的氮氧化物排放控制工作。隨著《鍋爐大氣污染物排放標準》（GB13271-2014）的頒布實施，中小型燃煤工業(yè)鍋爐將分期執(zhí)行煙氣NOx濃度限值要求。因此控制中小型燃煤工業(yè)鍋爐NOx污染已勢在必行。循環(huán)流化床鍋爐（CFB）在中小型燃煤工業(yè)鍋爐領(lǐng)域已得到廣泛應用。本文對中小型燃煤循環(huán)流化床鍋爐（CFB）煙氣脫硝技術(shù)進行分析討論，研究中小型燃煤循環(huán)流化床鍋爐SNCR煙氣脫硝技術(shù)方案，并對其經(jīng)濟效益及環(huán)境效益進行分析。

1 燃煤鍋爐煙氣脫硝技術(shù)

燃煤鍋爐煙氣脫硝技術(shù)有燃燒中脫硝技術(shù)及燃燒后煙氣脫硝技術(shù)。燃燒中脫硝技術(shù)即低NOx燃燒技術(shù)，包括低氮燃燒器、空氣分級燃燒、燃料分級燃燒等技術(shù)。采用燃燒中脫硝技術(shù)，工程投資、運行費用較低，但脫硝效率較低，達不到環(huán)保要求。而燃燒后煙氣脫硝技術(shù)，目前比較常見的有選擇性非催化還原（SNCR）脫硝、選擇性催化還原（SCR）脫硝及SNCR-SCR 聯(lián)合脫硝技術(shù)。

1.1 選擇性非催化還原技術(shù)（ SNCR）

SNCR脫硝技術(shù)是在沒有催化劑的作用下，向合適溫度區(qū)域（850-1050℃）的爐膛區(qū)域中噴入還原劑（氨水或尿素），噴入的還原劑有選擇性的與NOX反應，生成無污染的N2和H2O[1-3]。SNCR應用于大型燃煤鍋爐時脫硝效率較低，但對于中小型燃煤鍋爐，由于爐膛尺寸較小，還原劑與煙氣混合較均勻，可取得較高的脫硝效率。

1.2 選擇性催化還原技術(shù)（ SCR）

SCR脫硝技術(shù)是在催化劑的作用下，在適當溫度區(qū)域（320-400℃），還原劑有選擇性與煙氣中的NOX發(fā)生反應，生成無毒、無污染的N2和H2O[4-5]。作為SCR的還原劑有液氨、尿素、氨水。采用SCR脫硝效率可達到80%-90%，但工程投資及運行費用較高。

1.3 SNCR-SCR聯(lián)合脫硝技術(shù)

SNCR-SCR 聯(lián)合脫硝技術(shù)是將SNCR技術(shù)與SCR技術(shù)聯(lián)合應用， 即在鍋爐爐膛合適溫度區(qū)域噴入還原劑，還原劑與NOX發(fā)生選擇性非催化還原反應（SNCR），生成N2和H2O。然后，過量的NH3與煙氣一起進入后面的SCR反應器，在催化劑的作用下，與煙氣中的NOX發(fā)生選擇性催化還原反應（SCR），進一步脫氮[6]。采用此工藝可減少催化劑的用量，工程投資及運行費用較SCR低，同時脫硝效率也可達到80%以上。

1.4 三種脫硝技術(shù)比較

SNCR技術(shù)、SCR技術(shù)及SNCR-SCR 聯(lián)合脫硝技術(shù)的工藝對比情況見表1。

根據(jù)以上三種工藝的對比情況可以看出，采用SNCR技術(shù)工程投資最低、運行費用最少，是中小型燃煤循環(huán)流化床鍋爐優(yōu)先考慮采用的脫硝技術(shù)。

2 中小型燃煤鍋爐煙氣SNCR 脫硝技術(shù)方案

以65T/H循環(huán)流化床鍋爐為例，中小型燃煤循環(huán)流化床鍋爐煙氣SNCR工藝系統(tǒng)主要由氨水制備及輸送系統(tǒng)、氨水分配調(diào)節(jié)系統(tǒng)、霧化介質(zhì)分配調(diào)節(jié)系統(tǒng)、噴氨系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)以及煙氣在線檢測系統(tǒng)等組成。其流程如圖2所示：

氨水和軟化水分別由兩個獨立管路進入氨水混合制備系統(tǒng)，將濃氨水配制成16%的稀氨水?；旌虾蟮南“彼ㄟ^供氨泵及相應管路輸送至氨水分配調(diào)節(jié)系統(tǒng)，每個氨水支管路均單獨配置流量計、電動閥，各個支路的氨水流量通過控制系統(tǒng)進行獨立控制，以實現(xiàn)各支路氨水流量的精確控制。在鍋爐爐膛上部及旋風分離器入口等區(qū)域的適當位置分層布置12支氨水噴槍，氨水噴槍采用耐高溫材質(zhì)，氨水霧化介質(zhì)采用壓縮空氣。通過獨特的設計結(jié)構(gòu)，氨水經(jīng)霧化后可達到理想的霧化效果。在燃煤鍋爐出口煙道設有NOx、NH3在線檢測裝置，并將NOx、NH3在線檢測數(shù)值與噴氨系統(tǒng)聯(lián)鎖。通過在線檢測NOx及NH3的排放值，利用反饋系統(tǒng)，及時調(diào)整噴氨量，在保證脫硝效率前提下減少系統(tǒng)運行成本，同時避免過量噴氨造成的二次污染。

3 經(jīng)濟及環(huán)境效益分析

以65T/H循環(huán)流化床鍋爐為例，設計煙氣處理量為16×104m3/h，煙氣中的NOx初始排放濃度為400 mg/m3，系統(tǒng)脫硝效率為60%。

3.1 經(jīng)濟效益分析

運行費用主要是項目材料與動力消耗，包括氨水、軟化水、壓縮空氣及電力消耗。各種費用的運行成本見表2。

如上表所示，該鍋爐SNCR脫硝系統(tǒng)總運行成本為99.73萬元/年（該鍋爐為65t/h，每年以330天生產(chǎn)日計）。

3.2 環(huán)境效益分析

該工程投入運行后，脫硝效率可達到60%，每年減少氮氧化物排放約304噸，可有效改善鍋爐企業(yè)所在地的大氣環(huán)境，環(huán)境效益及社會效益顯著。

4 結(jié)論

選擇性非催化還原法（SNCR）是適合中小型燃煤鍋爐煙氣的脫硝治理技術(shù)，中小型燃煤鍋爐煙氣采用SNCR脫硝治理后，可達到《鍋爐大氣污染物排放標準》（GB13271-2014）的要求，同時可實現(xiàn)中小型燃煤鍋爐煙氣脫硝系統(tǒng)工程投資及運行費用經(jīng)濟合理、環(huán)境效益明顯的目標。

參考文獻

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收稿日期：2016-07-05

基金項目：秦皇島市科學技術(shù)研究與發(fā)展計劃項目（201401A233）

作者簡介：凌紹華（1972—），男，福建省莆田市人，碩士，高級工程師，主要從事大氣與水污染控制技術(shù)研究.