劉 欣 高繼光 林其聰 馬通生

(河南心連心化肥有限公司 河南新鄉(xiāng)453731)

0 前言

循環(huán)流化床鍋爐由于具有燃燒效率高、對煤種適應(yīng)性廣、脫硫效率高、氮氧化物排放量小、灰渣可再利用等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于化肥企業(yè)自備電廠，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。化肥企業(yè)自備電廠，一般都采用中、小型鍋爐，屬于整個系統(tǒng)的輔助設(shè)備，由于循環(huán)流化床鍋爐采用低溫和空氣分級燃燒的方式，其排放氣中氮氧化物一般在150～300 mg/m3(標(biāo)態(tài))，較煤粉爐的要低得多，但面對當(dāng)今嚴(yán)格的脫硝標(biāo)準(zhǔn)要求，中、小型循環(huán)流化床鍋爐煙氣脫硝方式的選擇尤為重要。

目前，主要的商業(yè)化鍋爐煙氣脫硝技術(shù)包括選擇性催化還原技術(shù)(SCR)和選擇性非催化還原技術(shù)(SNCR)。SCR脫硝技術(shù)受鍋爐運(yùn)行條件影響較小、反應(yīng)條件易于控制、能夠達(dá)到很高的脫硝效率(可達(dá)90%以上)，但因采用催化劑，設(shè)備較多，投資和運(yùn)行費用高；而循環(huán)流化床鍋爐，排放氣中氮氧化物質(zhì)量濃度低于400 mg/m3(標(biāo)態(tài))，如果再配以SNCR脫硝技術(shù)，就可以達(dá)到低于200 mg/m3(標(biāo)態(tài))的排放水平，并維持氨逃逸量<10×10-6(體積分?jǐn)?shù))，不僅可節(jié)約資金，而且符合經(jīng)濟(jì)控制氮氧化物排放的宗旨。

1 SNCR脫硝技術(shù)工藝原理

選擇性非催化還原法是將還原劑(氨水、尿素或液氨)噴入爐膛溫度為800～950 ℃的區(qū)域，還原劑迅速熱分解成NH3并與煙氣中的NOx發(fā)生反應(yīng)，生成N2和H2O。其主要反應(yīng)方程如下：

4NH3+4NO+O2=4N2+6H2O

NO+NO2+2NH3=2N2+3H2O

6NO2+8NH3=7N2+12H2O

2 SNCR脫硝技術(shù)優(yōu)點

(1)對循環(huán)流化床鍋爐而言，SNCR脫硝工藝有著豐富的實踐運(yùn)行經(jīng)驗，是投入商業(yè)運(yùn)行較成熟的煙氣脫硝技術(shù)，長期運(yùn)行脫硝效率可達(dá)到60%以上。由于循環(huán)流化床鍋爐采用低溫和分級

燃燒的方式，再配以SNCR脫硝技術(shù)，其尾氣就可滿足NOx排放標(biāo)準(zhǔn)。

(2)采用SNCR脫硝技術(shù)，既不需要對鍋爐燃燒設(shè)備進(jìn)行改動，也不需要改變鍋爐常規(guī)運(yùn)行方式，對鍋爐的主要運(yùn)行參數(shù)不會有顯著影響。由于SNCR的反應(yīng)是靠鍋爐內(nèi)的高溫驅(qū)動，不需昂貴的催化劑，因此，經(jīng)濟(jì)性較好，投資、運(yùn)行成本低。

(3)SNCR脫硝技術(shù)關(guān)鍵是還原劑噴射系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，與鍋爐現(xiàn)有設(shè)備銜接的部分也是還原劑噴射系統(tǒng)，而安裝噴射系統(tǒng)僅需3 d左右的停爐時間，小修期間便可完成施工。

3 運(yùn)行情況

河南心連心化肥有限公司于2012年開始對循環(huán)流化床鍋爐煙氣脫硝技術(shù)進(jìn)行調(diào)研，并于2013年完成75 t/h循環(huán)流化床鍋爐煙氣脫硝系統(tǒng)工程建設(shè)。該脫硝系統(tǒng)經(jīng)過將近1個月的整改優(yōu)化后順利進(jìn)行了168 h試運(yùn)行，并通過新鄉(xiāng)市環(huán)保局檢測驗收。

3.1 工藝流程

煙氣脫硝系統(tǒng)采用化肥系統(tǒng)中自備質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%左右的氨水為還原劑。該系統(tǒng)主要包括物料儲存及輸送系統(tǒng)、還原劑噴射系統(tǒng)、霧化風(fēng)系統(tǒng)、電儀及控制系統(tǒng)等。

質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%左右的氨水通過氨水輸送泵與稀釋水泵出口的稀釋水被提高到一定壓力后送至混合器，經(jīng)混合均勻后成為質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%～10%的稀氨水，稀氨水經(jīng)計量分配系統(tǒng)被均勻分配至各個噴射點。各噴槍采用固定方式，使用霧化風(fēng)對其進(jìn)行冷卻保護(hù)，且保證不產(chǎn)生液滴，對水冷壁無不良影響。

控制系統(tǒng)根據(jù)經(jīng)驗值設(shè)定稀釋水與氨水的總流量之和，通過靜電除塵器進(jìn)口煙道處煙氣中NOx檢測值作為反饋值，與設(shè)定的NOx值進(jìn)行PID比較運(yùn)算后自動調(diào)節(jié)氨水泵變頻器頻率，控制氨水泵出口流量，通過總流量減去氨水流量的差值(即稀釋水流量)來自動調(diào)節(jié)稀釋水泵頻率。

3.2 運(yùn)行數(shù)據(jù)

該煙氣脫硝系統(tǒng)投運(yùn)后，鍋爐負(fù)荷在40 t/h以上時，根據(jù)NOx分析儀數(shù)據(jù)顯示脫硝后NOx監(jiān)測值均在200 mg/m3(標(biāo)態(tài))以下，滿足工藝要求。煙氣脫硝系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)見表1。

表1 煙氣脫硝系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)

4 結(jié)語

以1臺75 t/h循環(huán)流化床鍋爐為例，煙氣SNCR脫硝系統(tǒng)投運(yùn)后，按年運(yùn)行8 000 h、煙氣量100 000 m3/ h(標(biāo)態(tài))、NOx初始排放質(zhì)量濃度400 mg/m3(標(biāo)態(tài))、脫硝效率60%計，則年可減少NOx排放量192t，達(dá)到了節(jié)能減排的目的。

氨水作為化肥系統(tǒng)的中間產(chǎn)品，可作為循環(huán)流化床鍋爐煙氣脫硝系統(tǒng)的還原劑。在煙氣SNCR脫硝系統(tǒng)運(yùn)行成本中，還原劑氨水占了大部分(達(dá)90%)，化肥系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐采用自產(chǎn)氨水為還原劑，可大大降低煙氣SNCR脫硝系統(tǒng)運(yùn)行成本。