凌紹華　景長(zhǎng)勇　張立娟

摘要：本文對(duì)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(jìn)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(duì)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(jì)效益及環(huán)境效益進(jìn)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(hào)：X511 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(dāng)前我國(guó)區(qū)域性大氣環(huán)境問(wèn)題突出，部分區(qū)域霧霾現(xiàn)象突出，復(fù)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(guó)對(duì)大氣污染控制的加強(qiáng)，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(kāi)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(biāo)準(zhǔn)》（GB13271-2014）的頒布實(shí)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(shì)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(yīng)用。本文對(duì)中小型燃煤循環(huán)流化床鍋爐（CFB）煙氣脫硝技術(shù)進(jìn)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(duì)其經(jīng)濟(jì)效益及環(huán)境效益進(jìn)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(jí)燃燒、燃料分級(jí)燃燒等技術(shù)。采用燃燒中脫硝技術(shù)，工程投資、運(yùn)行費(fèi)用較低，但脫硝效率較低，達(dá)不到環(huán)保要求。而燃燒后煙氣脫硝技術(shù)，目前比較常見(jiàn)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(méi)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(yīng)，生成無(wú)污染的N2和H2O[1-3]。SNCR應(yīng)用于大型燃煤鍋爐時(shí)脫硝效率較低，但對(duì)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(dāng)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(yīng)，生成無(wú)毒、無(wú)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(dá)到80%-90%，但工程投資及運(yùn)行費(fèi)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(yīng)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(yīng)（SNCR），生成N2和H2O。然后，過(guò)量的NH3與煙氣一起進(jìn)入后面的SCR反應(yīng)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(yīng)（SCR），進(jìn)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(yùn)行費(fèi)用較SCR低，同時(shí)脫硝效率也可達(dá)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(duì)比情況見(jiàn)表1。

根據(jù)以上三種工藝的對(duì)比情況可以看出，采用SNCR技術(shù)工程投資最低、運(yùn)行費(fèi)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(cè)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(gè)獨(dú)立管路進(jìn)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^(guò)供氨泵及相應(yīng)管路輸送至氨水分配調(diào)節(jié)系統(tǒng)，每個(gè)氨水支管路均單獨(dú)配置流量計(jì)、電動(dòng)閥，各個(gè)支路的氨水流量通過(guò)控制系統(tǒng)進(jìn)行獨(dú)立控制，以實(shí)現(xiàn)各支路氨水流量的精確控制。在鍋爐爐膛上部及旋風(fēng)分離器入口等區(qū)域的適當(dāng)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(guò)獨(dú)特的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，氨水經(jīng)霧化后可達(dá)到理想的霧化效果。在燃煤鍋爐出口煙道設(shè)有NOx、NH3在線檢測(cè)裝置，并將NOx、NH3在線檢測(cè)數(shù)值與噴氨系統(tǒng)聯(lián)鎖。通過(guò)在線檢測(cè)NOx及NH3的排放值，利用反饋系統(tǒng)，及時(shí)調(diào)整噴氨量，在保證脫硝效率前提下減少系統(tǒng)運(yùn)行成本，同時(shí)避免過(guò)量噴氨造成的二次污染。

3 經(jīng)濟(jì)及環(huán)境效益分析

以65T/H循環(huán)流化床鍋爐為例，設(shè)計(jì)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(jì)效益分析

運(yùn)行費(fèi)用主要是項(xiàng)目材料與動(dòng)力消耗，包括氨水、軟化水、壓縮空氣及電力消耗。各種費(fèi)用的運(yùn)行成本見(jiàn)表2。

如上表所示，該鍋爐SNCR脫硝系統(tǒng)總運(yùn)行成本為99.73萬(wàn)元/年（該鍋爐為65t/h，每年以330天生產(chǎn)日計(jì)）。

3.2 環(huán)境效益分析

該工程投入運(yùn)行后，脫硝效率可達(dá)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(huì)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(dá)到《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13271-2014）的要求，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)中小型燃煤鍋爐煙氣脫硝系統(tǒng)工程投資及運(yùn)行費(fèi)用經(jīng)濟(jì)合理、環(huán)境效益明顯的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1]陳進(jìn)生.火電廠煙氣脫硝技術(shù)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2008，18-20.

[2]路濤，賈雙燕，李曉蕓.關(guān)于煙氣脫硝SNCR工藝及其技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析[J].現(xiàn)代電力，2004，21（1）：17-22.

[3]孫克勤，韓祥.燃煤電廠煙氣脫硝設(shè)備及運(yùn)行[M].北京：中國(guó)機(jī)械出版社，2011：20-22.

[4]段傳和，夏懷祥.燃煤電站SCR煙氣脫硝工程技術(shù)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2009：19-21.

[5]楊冬，徐鴻.SCR煙氣脫硝技術(shù)及其在燃煤電廠的應(yīng)用[J].電力環(huán)境與保護(hù)，2007，23（1）：49-51.

[6]蔡小峰，李曉蕓.SNCR-SCR煙氣脫硝技術(shù)及其應(yīng)用[J].電力環(huán)境保護(hù)，2008，24（3）：26-29.

收稿日期：2016-07-05

基金項(xiàng)目：秦皇島市科學(xué)技術(shù)研究與發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目（201401A233）

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