中小型燃煤鍋爐脫硝技術(shù)路線的選擇

1、中小型燃煤鍋爐煙氣脫硝技術(shù)選擇探討翁安心（浙江百能科技有限公司，浙江 杭州，310012）摘要：介紹了中小型燃煤鍋爐常用的幾種煙氣脫硝技術(shù)，并進(jìn)行了比較。根據(jù)不同 脫硝技術(shù)的特點(diǎn)及經(jīng)濟(jì)性，針對煤粉爐和循環(huán)流化床鍋爐不同NOx排放的情況下，提出了 脫硝技術(shù)的選擇方法。關(guān)鍵詞：燃煤鍋爐、NOx、煙氣脫硝、SNCR、SCR我國是以煤為主的能源結(jié)構(gòu)，隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展，燃煤電廠鍋爐燃燒產(chǎn)生的污染物 的危害日益嚴(yán)重，如何抑制和降低鍋爐燃燒過程中的NOx排放不僅關(guān)系到電力行業(yè)可持續(xù) 發(fā)展的問題，而且還關(guān)系到國計(jì)民生的大事。目前大型火力發(fā)電廠燃煤鍋爐降低NOx的排放一般都采用SCR脫硝技術(shù)，而中小型燃 煤鍋

2、爐因?yàn)闋t型多樣，且多為自備電廠，對脫硝技術(shù)的選擇，脫硝技術(shù)的利弊以及投資和 運(yùn)行成本等了解不夠全面。本文主要針對以上問題進(jìn)行一些分析并為中小型燃煤鍋爐脫硝 技術(shù)的選擇提供參考。1、煙氣脫硝技術(shù)介紹目前，控制NOx排放的技術(shù)措施大體上可分為兩類：一類是低NOx燃燒技術(shù)（爐內(nèi)脫 氮技術(shù)），即通過運(yùn)行方式的改進(jìn)或者對燃燒過程進(jìn)行控制，抑制燃燒過程中NOx的生成 反應(yīng)，從而降低NOx的最終排放量。包括低NOx燃燒器、空氣分級燃燒、燃料分級燃燒 （燃料再燃）等技術(shù)。低NOx燃燒技術(shù)具有簡單、經(jīng)濟(jì)并且有效的特點(diǎn)，但脫硝效率較 低，一般只有3060%，采用低NOx燃燒技術(shù)后可以減少后期煙氣NOx脫除的設(shè)備投

3、資和運(yùn) 行費(fèi)用。另一類是煙氣凈化技術(shù)，即把已生成的NOx還原為N2,從而脫除煙氣中NOx；目 前國內(nèi)比較常見的煙氣凈化技術(shù)主要有選擇性非催化還原（SNCR）脫硝、選擇性催化還原 （SCR）脫硝、SNCR-SCR聯(lián)合脫硝等。1.1選擇性非催化還原（SNCR）煙氣脫硝技術(shù)選擇性非催化還原（SNCR）脫硝技術(shù)是向煙氣中噴入氨或尿素等含有NH3基的還原 劑，在高溫（8001100C ）和沒有催化劑的情況下，通過煙道氣流中產(chǎn)生的氨自由基與 NOx發(fā)生反應(yīng)，把NOx還原為N2和H2O,在選擇性非催化還原反應(yīng)中，部分還原劑將與煙 氣中的O2發(fā)生反應(yīng)生成CO2和H2O，因此還原劑消耗量較大。1.2選擇性催化還

4、原（SCR）煙氣脫硝技術(shù)1作者簡介：翁安心，碩士研究生，工程師。主要從事煙氣脫硝工程設(shè)計(jì)及管理。選擇性催化還原（Selective Catalytic Reduction,簡稱為SCR）技術(shù)是目前降低N Ox排放量最為高效，且是國內(nèi)外應(yīng)用最多最成熟的技術(shù)，脫硝率可達(dá)80%以上。SCR煙氣 脫硝系統(tǒng)采用氨氣作為還原介質(zhì)。SCR脫硝裝置的主要組成部分包括一個(gè)裝催化劑的反應(yīng) 器，一個(gè)氨儲(chǔ)罐和一個(gè)還原劑注入系統(tǒng)，國外較多使用無水液氨。其基本原理是把符合要 求的氨氣噴入到煙道中，與原煙氣充分混合后進(jìn)入反應(yīng)塔，在催化劑的作用下，并在有氧 氣的條件下，氨氣選擇性地與煙氣中的NOx （主要是NO、NO2）發(fā)生

5、化學(xué)反應(yīng)，生成無害的 氮?dú)猓∟2）和水（H2O）。1.3 SNCR-SCR組合煙氣脫硝技術(shù)SSNCR-SCR聯(lián)合脫硝技術(shù)是將SNCR工藝的還原劑噴入爐膛脫硝技術(shù)同SCR脫硝利用逃 逸的氨進(jìn)行催化反應(yīng)結(jié)合起來，從而進(jìn)一步脫除NOx，該技術(shù)是結(jié)合了 SNCR工藝的低費(fèi)用 特點(diǎn)與SCR工藝的高效脫硝率及低的氨逸出率。理論上，SNCR工藝在脫除部分NOx的同時(shí) 也為后面的SCR催化還原脫硝提供了所需的氨。SNCR脫硝工藝可向SCR脫硝提供充足的 氨，但是控制好逸出的氨的分布以適應(yīng)SCR脫硝所要求的Nox與NH3的混合均勻分布是有 困難的。為了達(dá)到該要求，組合脫硝工藝需要在SCR反應(yīng)器中布置一套混流裝置

6、或安裝一 個(gè)輔助氨噴射系統(tǒng)。通過試驗(yàn)和調(diào)節(jié)輔助氨噴射可以改善氨氣在反應(yīng)器中的分布效果。SNC R-SCR聯(lián)合脫硝工藝的運(yùn)行效率為70%80%，氨的逃逸小于510ppm。1.4三種脫硝技術(shù)比較表1煙氣脫硝技術(shù)比下表是SCR法、SNCR-SCR聯(lián)合脫硝法及SNCR法煙氣脫硝設(shè)計(jì)參數(shù)比較。項(xiàng)目SCRSNCRSNCR-SCR 聯(lián)合還原劑液氨、氨水或尿素液氨、氨水或尿素液氨、氨水或尿素反應(yīng)溫度320400CNH3： 8501150C 尿素：9001200C前段：850120OC 后段：320400C催化劑采用2+1層催化劑或 更多不使用催化劑SCR區(qū)加一層催化劑脫硝效率70%90%30%50% （煤粉爐

7、）5070% （循環(huán)流化床鍋爐）70%80% （一層催化劑）還原劑噴射 位置多選擇于省煤器和空 氣預(yù)熱器之間通常在爐內(nèi)合適的溫 度區(qū)間段位置選擇同SCR和SNCRSO2/SO3 氧化會(huì)導(dǎo)致SO2/SO3氧化不導(dǎo)致SO2/SO3氧化SO2/SO3氧化較SCR低NH3逃逸3ppm10ppm5l0ppm較項(xiàng)目SCRSNCRSNCR-SCR 聯(lián)合對空氣預(yù)熱器影響NH3與SO3易形成 NH4HSO4造成堵塞或腐44蝕不導(dǎo)致SO /SO的氧 化，造成堵塞或腐蝕 的機(jī)會(huì)為三者最低SO2/SO3氧化率較SCR低， 造成堵塞或腐蝕的機(jī)會(huì)較SCR低系統(tǒng)壓力損失整套系統(tǒng)約需1000Pa沒有壓力損失僅一層催化劑，約

8、200300Pa燃料的 影響高灰分會(huì)磨損催化 劑，堿金屬氧化物會(huì) 使催化劑中毒無影響影響與SCR相同投資成本投資成本高僅為SCR的 20%30%比SCR能節(jié)省3050%的成 本運(yùn)行成本運(yùn)行成本高運(yùn)行成本最低比SCR能節(jié)省2030%2、中小型燃煤鍋爐脫硝技術(shù)選擇原則及方法目前國內(nèi)常見的燃煤鍋爐主要是煤粉爐和循環(huán)流化床鍋爐，根據(jù)已頒布或即將執(zhí)行的 火力發(fā)電廠脫硝技術(shù)設(shè)計(jì)導(dǎo)則、火電廠氮氧化物防治技術(shù)政策及火力發(fā)電廠煙 氣脫硝設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程，燃煤鍋爐降低NOx脫硝技術(shù)選擇原則主要遵循以下三點(diǎn)：脫硝率、NOx排放濃度和排放量必須滿足國家和地方的環(huán)保法規(guī)的要求，選擇的 技術(shù)需成熟、可靠，并且有一定應(yīng)用業(yè)績。

9、低氮燃燒技術(shù)應(yīng)作為燃煤電廠氮氧化物控制的首選技術(shù)。當(dāng)采用低氮燃燒技術(shù) 后，氮氧化物排放濃度不達(dá)標(biāo)或不滿足總量控制要求時(shí)，應(yīng)建設(shè)煙氣脫硝設(shè)施。煙氣脫硝設(shè)施的單位NOx脫除成本和脫硝投資比例作為綜合經(jīng)濟(jì)性能評價(jià)的標(biāo) 準(zhǔn)，最低者為最佳技術(shù)。根據(jù)以上原則，煤粉爐一般NOx排放值都較高，因此一般先進(jìn)行低氮燃燒技術(shù)改 造，改造后根據(jù)NOx排放情況進(jìn)行煙氣脫硝。根據(jù)表1的脫硝技術(shù)比較及國家頒布的污染 物排放標(biāo)準(zhǔn)，改造后如果NOx排放值高于400mg/Nm3(干態(tài)、標(biāo)況、6%氧，下同)，則尾部一 般采用SCR脫硝技術(shù)。如改造后NOx排放值低于400mg/Nm3，則可選擇SNCR/SCR聯(lián)合脫硝技 術(shù)或SCR脫

10、硝技術(shù)，根據(jù)表1的脫硝技術(shù)比較，SNCR/SCR聯(lián)合脫硝可滿足脫硝要求，且投 資和運(yùn)行費(fèi)用也比SCR脫硝技術(shù)低，應(yīng)是優(yōu)先考慮采用的技術(shù)。循環(huán)流化床鍋爐因其燃燒方式的原因，有抑制NOx的作用，一般NOx排放值較低， 為達(dá)到國家要求的排放標(biāo)準(zhǔn)，三種脫硝技術(shù)都可以考慮。根據(jù)我公司已建設(shè)并投運(yùn)的脫硝 工程經(jīng)驗(yàn)，初始排放濃度在300mg/Nm3以下，可采用SNCR脫硝技術(shù)。初始濃度高于 300mg/Nm3,SNCR/SCR聯(lián)合脫硝技術(shù)在循環(huán)流化床鍋爐上應(yīng)用效果不是很好，建議采用SCR 脫硝技術(shù)。3、結(jié)語隨著火力發(fā)電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB13223-2011)的發(fā)布，各地環(huán)保局對管 轄內(nèi)的中小型燃煤鍋爐都提出了限期進(jìn)行脫硝改造的要求，如何選擇滿足脫硝要求且經(jīng)濟(jì) 上可行的脫硝技術(shù)是目前很多中小型燃煤鍋爐電廠迫切關(guān)注的問題，本文也根據(jù)作者自身 經(jīng)驗(yàn)提出了一些建議。但燃煤鍋爐型式各異，且各電廠情況不一，因此應(yīng)結(jié)合不同脫硝技 術(shù)的特點(diǎn)，對不同的脫硝技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行分析，與專業(yè)的脫硝公司進(jìn)行技術(shù)交流，并對選擇 的脫硝工藝進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評價(jià)，使最終選擇的脫硝工藝裝置經(jīng)濟(jì)可行。參考文獻(xiàn)1郝吉明，馬廣大，大氣污染