循環(huán)流化床鍋爐煙氣脫硝工藝

陳 健 姚飛達(dá)

陜西渭河煤化工集團(tuán)有限責(zé)任公司 陜西 渭南 714000

一、煙氣脫硝技術(shù)

能源在在工業(yè)的不斷發(fā)展中受到了很大的消耗,我國(guó)各企業(yè)在多方面的限制下依然使用著鍋爐,但是現(xiàn)在循環(huán)流化床鍋爐替代了以前的傳統(tǒng)鍋爐,這種鍋爐的優(yōu)點(diǎn)就在于環(huán)保節(jié)能。受經(jīng)濟(jì)與技術(shù)水平的影響,我國(guó)電力資源還是主要依靠火力發(fā)電,燃力是火力發(fā)電的主要機(jī)組,氮氧化合物在煤炭燃燒后會(huì)被大量的生成,這樣直接排放在空氣中,必然會(huì)造成很嚴(yán)重的環(huán)境污染。為了改善周圍質(zhì)量及火力發(fā)電廠,可以進(jìn)行脫硝處理,減少環(huán)境污染。

大氣污染問(wèn)題在工業(yè)不斷發(fā)展的情況下越來(lái)越嚴(yán)重,各個(gè)國(guó)家對(duì)大氣污染都引起了高度的重視。在大氣污染這個(gè)問(wèn)題上眾多國(guó)家把煙氣脫硝技術(shù)當(dāng)作重點(diǎn)科研項(xiàng)目。煙氣脫硝技術(shù)的關(guān)鍵就是鍋爐里產(chǎn)生的氮氧化物都?jí)虮蝗コ?。主要有兩種方式,分別是選擇性催化及非催化還原。兩種方式的相同之處就是利用氨的衍生物及氨做還原劑,煙氣中含有氮氧化物,剛好兩者發(fā)生還原反應(yīng)生成氮?dú)馀c水,實(shí)現(xiàn)氮氧化物從煙氣中去除目的,進(jìn)一步的保護(hù)了生態(tài)環(huán)境。

二、循環(huán)流化床的脫硝前景、現(xiàn)狀及特點(diǎn)

在多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域都對(duì)循環(huán)流化床有所應(yīng)用,比如公用事業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生、食品制造、工業(yè)機(jī)械等。20世紀(jì)80年代初在世界范圍內(nèi)首次應(yīng)用循環(huán)流化床鍋爐,是新型的低排放、節(jié)能的生物燃燒技術(shù)。不同的燃料都能在循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)使用,對(duì)于有機(jī)垃圾、石油焦、油頁(yè)巖等都可以燃燒。所以在我國(guó)循環(huán)流化床鍋爐不僅在電站鍋爐有重要重要的作用,在以后的發(fā)展也是具有很大的前景。

因適用的燃料比較廣泛,其環(huán)保程度高及性能調(diào)節(jié)強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn),在各行各業(yè)都得到認(rèn)可。環(huán)保節(jié)能的理念在近些年被提出過(guò)后,清潔能源的開(kāi)發(fā)利用更受世界的青睞。在可持續(xù)發(fā)展的思想下,受環(huán)境和能源的影響,鍋爐在我國(guó)也得到了迅速發(fā)展。目前,我國(guó)大約有3000臺(tái)循環(huán)流化床鍋爐,投入使用的容量有63000MW 左右,已有150 多臺(tái)100M-150M 等級(jí)的鍋爐,有50臺(tái)3000MW 投入使用,我們國(guó)家是使用容量及鍋爐數(shù)量的最大國(guó)家,與其他國(guó)家相比,循環(huán)流化床鍋爐發(fā)展也較快。

三、煙氣脫硝技術(shù)使用選擇性催化還原的方法

循環(huán)硫化床鍋爐的眾多特點(diǎn)之中包括了燃料的多樣性。燃料的不同,產(chǎn)生的氮氧化物的含量是有差別的。在選擇脫硝處理方法的時(shí)候,可以根據(jù)氮氧化物含量來(lái)選擇,若含量高,則可以采取選擇性催化還原的方法。

(一)選擇性催化還原原理。其工藝原理就是在相應(yīng)的催化劑與一定溫度的作用下,使用還原劑NH3,其選擇性的與氮氧化物發(fā)生還原反應(yīng),生成氮和水,其產(chǎn)物對(duì)環(huán)境無(wú)危害,所以降低了氮氧化物的排放。

(二)脫硝技術(shù)使用選擇性催化還原的優(yōu)缺點(diǎn)。當(dāng)前,使用選擇性催化還原脫硝工藝是各個(gè)國(guó)家循環(huán)流化床鍋爐中降低氮氧化物的最佳方式,其技術(shù)相對(duì)其他技術(shù)較為成熟,有高達(dá)90%以上的脫硝率。選擇性催化還原脫硝工藝的存在日常維護(hù)和運(yùn)行成本較高的缺點(diǎn),所以這種方法在流化床鍋爐中的使用受到了限制。

(三)脫硝技術(shù)使用選擇性催化氣還原工藝流程。鍋爐的煙氣濕度的范圍是280-420℃,爐床的溫度在900℃左右。鍋爐里的煙氣溫度要下降到300-420℃才滿足輸送到脫硝反應(yīng)器的要求,在把煙氣輸送到脫硝反應(yīng)器里后,與煙道口上和煙道口處的氨混合,如果想要達(dá)到充分混合可以利用空氣混合氣,在靜態(tài)混合器的作用下可以保證是否達(dá)到充分的混合,然后進(jìn)入催化劑層,因?yàn)檫@一層是選擇性催化還原反應(yīng)器,所以在這里生成水和氮?dú)?也將氮氧化物從煙氣里除去。煙氣通過(guò)脫硝工藝處理過(guò)后,在出風(fēng)煙道的作用下流向其他的設(shè)備或者是余熱鍋爐,若將煙氣排放到空氣中,需要等待煙氣溫度適合標(biāo)準(zhǔn)排放溫度即可。

四、煙氣脫硝技術(shù)使用選擇性非催化還原的方法

(一)脫硝技術(shù)使用選擇性非催化氣還原原理。鍋爐爐膛內(nèi)的溫度在800-1000℃范圍時(shí)噴入含有NHX 的還原劑,其快速的分解為氨氣,與此同時(shí)煙氣里的氮氧化物與它發(fā)生非催化還原反應(yīng)生成相關(guān)衍生副產(chǎn)物以以及氨氣,鍋爐的爐膛是反應(yīng)器。

(二)脫硝技術(shù)使用選擇性非催化還原的優(yōu)缺點(diǎn)。脫硝技術(shù)采用選擇性非催化還原的方法,只有20%-50%的脫硝率,但是氮氧化物在循環(huán)流化床鍋爐中煙氣含量并不高,所以如果將選擇性非催化劑還原的脫硝技術(shù)運(yùn)用在循環(huán)流化床鍋爐中排放標(biāo)準(zhǔn)也符合了國(guó)家的規(guī)定。除此以外,相對(duì)于選擇性催化劑還原來(lái)說(shuō),具有成本較低的優(yōu)勢(shì)。

(三)脫硝技術(shù)使用選擇性非催化氣還原工藝流程。與其他鍋爐相比,氮氧化物在循環(huán)流化床的含量較低,在脫硝工作上有幫助,此時(shí),脫硝技術(shù)可以使用選擇性非催化還原工藝。因?yàn)闇囟鹊倪m中,鍋爐內(nèi)有很大一部分地方適合發(fā)生非催化氣還原反應(yīng),爐膛間與高溫過(guò)熱器的溫度一般在900℃左右,對(duì)于發(fā)生非催化還原反應(yīng)的溫度要求已經(jīng)滿足了,這時(shí)將脫硝還原劑噴入這一地方內(nèi),使還原反應(yīng)在高溫環(huán)境中發(fā)生,反應(yīng)產(chǎn)物為水和氮?dú)狻＿@個(gè)過(guò)程里,氨氣是選擇性的發(fā)生反應(yīng),并不是因?yàn)檠鯕獾脑蜓趸?。選擇性非催化還原工藝中一般使用氨水與尿素作為還原劑。

將控制部位及氨制設(shè)備增設(shè)在循環(huán)流化床鍋爐。比如噴量控制,有助于還原劑的噴入。此外將噴槍增設(shè)在其他位置或者轉(zhuǎn)向室,有煙氣經(jīng)過(guò)時(shí)有利于化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生,進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)脫硝處理。

五、總結(jié)

我國(guó)資源雄厚,地域遼闊,工業(yè)的發(fā)展也越來(lái)越好,但是大氣污染也越來(lái)越嚴(yán)重。因此我們將采取措施減少工業(yè)發(fā)展引起的環(huán)境污染問(wèn)題,因在技術(shù)不斷進(jìn)步與發(fā)展的基礎(chǔ)上,傳統(tǒng)的鍋爐已經(jīng)被循環(huán)流化床鍋爐代替,雖然,在與傳統(tǒng)鍋爐的比較下,循環(huán)流化床鍋爐更能保護(hù)環(huán)境,但是其他附屬工藝及處理氮氧化物的技術(shù)還需完善。從現(xiàn)在脫硝工藝的狀況來(lái)看,還可以提高脫硝的效率,簡(jiǎn)化脫硝流程,在保證脫硝效率的前提下其運(yùn)行成本及脫硝工藝裝置可以再適當(dāng)?shù)慕档?以上幾點(diǎn)都是在以后循環(huán)流化床鍋爐需要繼續(xù)改善的方向。