鏈條鍋爐脫硝工藝及優(yōu)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(qū)

1 技術(shù)類(lèi)型分析對(duì)比

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

1.1 SCR脫硝技術(shù)

該工藝是利用氨對(duì)NOx的還原功能，在催化劑的作用下將NOx還原為對(duì)大氣沒(méi)有影響的氮?dú)夂退?/p>

SCR技術(shù)原理

NO在反應(yīng)器內(nèi)被還原，鍋爐里的煙氣，NO2一般約占總的NOx濃度的5%，NO2反應(yīng)如下：

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

這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是脫硝效率一般在70-92%之間，較高，且安全性好。其缺點(diǎn)是投資量大且運(yùn)行費(fèi)用高，而且反應(yīng)溫度要求在30 0-400°C之間，不適用于小型層燃工業(yè)鍋爐，對(duì)負(fù)荷的變化適應(yīng)性差，。

1.2 選擇性非催化還原煙氣脫硝技術(shù)

選擇性非催化還原技術(shù)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(huì)被氧化為NO

這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是;反應(yīng)溫度的要求和鏈條鍋爐爐膛內(nèi)的溫度相符合，使系統(tǒng)的運(yùn)行更加穩(wěn)定，選擇性非催化還原脫硝技術(shù)成熟可靠，能夠有效地利用還原劑，設(shè)備模塊化，占地小，投資及運(yùn)行成本低，另外對(duì)負(fù)荷變化適應(yīng)性強(qiáng)。

其缺點(diǎn)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(shí)反應(yīng)不充分，造成氨逃逸的情況。在溫度高于110 0°C后，NH3將會(huì)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(shù)

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

1.3.1 前置部分氣化低NOx高效層狀燃燒技術(shù)

其原理是將燃燒分為兩個(gè)階段:煤首先在前置氣化爐進(jìn)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(guò)程。第二階段氣化爐熱解產(chǎn)生的CO2、CO、CH4、H2等還原性氣體，和半焦燃燒產(chǎn)生NOx然后進(jìn)行還原反應(yīng)，這樣就能減少NOx的排放。

氮元素前移技術(shù)是在煤層燃燒過(guò)程中的一種高效的低污染層狀燃燒技術(shù)，這種技術(shù)能把低層燃爐NOx的排放降低，以此來(lái)提高燃燒的效率。單獨(dú)使用該技術(shù)脫硝效果是不明顯的，該技術(shù)相對(duì)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(yīng)用。

1.3.2 煙氣再循環(huán)低氧高效低氮燃燒技術(shù)

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(guò)將煙氣混入一次風(fēng)中來(lái)降低一次風(fēng)氧含量，加大總風(fēng)量來(lái)實(shí)現(xiàn)的，達(dá)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(yīng)時(shí)間，燃料中的氮會(huì)生成少量的NOx和大量的N2。

該工藝技術(shù)相對(duì)成熟，脫硝效率在10-15%間。雖然技術(shù)投資較少，但是會(huì)造成燃燒穩(wěn)定性下降。因此，用于鏈條鍋爐達(dá)到NOx排放降低效果是有待考慮的。

1.3.3 空氣(煙氣)分級(jí)燃燒技術(shù)

空氣分級(jí)燃燒技術(shù)是目前國(guó)內(nèi)外普遍采用的、比較成熟的低N Ox燃燒技術(shù)。煤燃燒過(guò)程是要降低NOx的生成，要求燃燒時(shí)降低燃燒速度和溫度，應(yīng)該先在缺氧的富燃料條件下燃燒。通過(guò)燃燒生成的一氧化碳和NOx的還原反應(yīng)，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(shù)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(huán)低氧高效低氮燃燒技術(shù)使用，。

1.3.4 粉焦回送還原NOx技術(shù)

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(shè)置低阻分離器將煙氣中的碳粒分離出來(lái)，然后回送到爐膛高溫處，達(dá)到還原NOx的效果。

該工藝技術(shù)有較大的改進(jìn)余地，技術(shù)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(duì)比與選擇

2.1 技術(shù)方面比較

鏈條供暖鍋爐運(yùn)行的最大特點(diǎn)是負(fù)荷多變，所以在脫硝技術(shù)方案的選擇上，難以滿(mǎn)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(fù)雜的調(diào)節(jié)手段和特別的設(shè)計(jì)。低氮燃燒工藝幾乎沒(méi)有運(yùn)行費(fèi)用，這也是他的突出優(yōu)點(diǎn)，這對(duì)于多年運(yùn)行的供暖鍋爐尤其重要。

選擇性非催化還原系統(tǒng)簡(jiǎn)單，負(fù)荷適應(yīng)性較強(qiáng)，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(yīng)溫度內(nèi)，因此該技術(shù)在采暖鏈條鍋爐上使用是一個(gè)很好的選擇。但是在溫度較低運(yùn)行時(shí)選擇性非催化還原會(huì)出現(xiàn)氨逃逸，所以，可以結(jié)合低氮燃燒技術(shù)進(jìn)行改造。

為從技術(shù)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(gè)可行的組合方案。

2.2 投資及運(yùn)行費(fèi)用比較

就投資和運(yùn)行而言，可控硅整流元件工藝需要催化劑、系統(tǒng)復(fù)雜、投資最大、場(chǎng)地占用大并且運(yùn)行操作要求高。

低氮燃燒工藝運(yùn)行費(fèi)用較小，投資不大，所是首選的脫硝技術(shù)。從投資和運(yùn)行費(fèi)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(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)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(gè)最優(yōu)的方案，希望能為相關(guān)研究做出參考。