低氮燃燒+SNCR脫硝技術(shù)用于煤粉鍋爐分析

王舜

【摘 要】我國以煤為主要能源結(jié)構(gòu)造成的大氣污染問題備受人們關(guān)注，尤其是區(qū)域性的大氣污染問題更是影響到了人們的日常生活。其中，NOx污染是由于燃煤鍋爐排放而導(dǎo)致的重要問題，目前因為低氮燃燒脫硝技術(shù)的應(yīng)用，而使得NOx排放得到了一定的控制。本文結(jié)合工程實例，對NOx的產(chǎn)生和控制進行研究，對低氮燃燒+SNCR脫硝技術(shù)用于煤粉鍋爐進行研究和探討，以期為環(huán)境保護做出一定的貢獻。

【關(guān)鍵詞】低氮燃燒 SNCR脫硝技術(shù) 煤粉 鍋爐

1引言

目前，我國以煤為主要能源結(jié)構(gòu)造成的大氣污染問題備受人們關(guān)注，尤其是區(qū)域性的大氣污染問題更是影響到了人們的日常生活。其中，NOx污染是由于燃煤鍋爐排放而導(dǎo)致的重要問題，目前因為低氮燃燒脫硝技術(shù)的應(yīng)用，而使得NOx排放得到了一定的控制，本文將對此進行研究和探討。

2 NOx的產(chǎn)生和控制

氮氧化合物（NOx）是化石燃料和空氣在高溫條件下燃燒而產(chǎn)生的一種化合物，具體包括一氧化氮、二氧化氮、氧化二氮等，其燃燒機理包括熱力性NOx、燃料型NOx、快速性NOx，其中燃料型NOx最多占到95%。

NOx進行控制是根據(jù)NOx生成環(huán)節(jié)，分別是燃燒前控制、燃燒中控制及燃燒后控制。其中，燃燒前控制是利用諸多處理手段，把燃燒煤變成低氮燃燒，但是因為難度太大，且成本不易控制，還未投入實際應(yīng)用；燃燒中控制是低氮燃燒技術(shù)的一種，包括低氮燃燒器、煙氣再循環(huán)、燃燒分級燃料、空氣分級燃燒，技術(shù)難度小、經(jīng)濟成本少，但是效率不高；燃燒后控制包括選擇性催化還原、選擇性非催化還原以及混合法等，大多是利用在煙氣中添加含氮還原劑對排放物進行控制，投資成本大、運行費用高，但是脫硝效率顯著。

3低氮燃燒+SNCR脫硝技術(shù)用于煤粉鍋爐

3.1 工程概述

新疆新化化肥有限責(zé)任公司現(xiàn)裝有1臺65t/h +1臺75t/h鍋爐。為減少鍋爐煙氣中氮氧化物污染物排放對大氣環(huán)境的污染，改善當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，需進行脫硝技術(shù)改造，建設(shè)煙氣脫硝裝置，使氮氧化物排放滿足環(huán)保標(biāo)準要求。

3.2 低氮燃燒技術(shù)的應(yīng)用

3.2.1 原理

低氮燃燒技術(shù)包括兩種，分別是深度分級低NOx燃燒技術(shù)和回流區(qū)蒸汽噴射低NOx煤粉燃燒技術(shù)，前者是利用強化燃燒的方法，促進揮發(fā)變得更快、更完全地析出，對氧濃度進行控制，對已生成的氮氧化合物進行還原，以此降低NOx排放；后者是利用降低火焰峰面，對NOx的生產(chǎn)進行一定抑制作用。

3.2.2 改造后性能保證值

新疆新化化肥有限責(zé)任公司鍋爐低氮燃燒改造，采用回流區(qū)蒸汽噴射低NOx

煤粉燃燒器+深度分級高效低NOx燃燒系統(tǒng)，改造后，預(yù)期實現(xiàn)：

（1）低氮燃燒改造后，鍋爐NOx排放在300mg/Nm3（O2=6%）以下，NOx排放比改造前減少60%以上；（2）改造后鍋爐維持原運行出力不變，鍋爐效率不降低；（3）過熱蒸汽溫度達到原設(shè)計值。過熱蒸汽的減溫水量在可控范圍之內(nèi)，不大幅度增加減溫水；（4）改造后鍋爐不結(jié)焦、爐膛出口不超溫，不發(fā)生高溫?zé)煔飧g，燃燒穩(wěn)定性明顯提高；（5）鍋爐最低不投油穩(wěn)燃負荷不大于50%額定負荷；（6）燃燒器使用壽命保證在5年以上。

3.2.3 改造方案

（1）對鍋爐的燃燒裝置進行整體改造，四角切圓的燃燒方式，稍微調(diào)整一二次風(fēng)幾何切圓；（2）主燃燒器的上方進行分離燃盡風(fēng)的布置；（3）應(yīng)用深度分級高效低NOx燃燒系統(tǒng)，進行分離燃盡風(fēng)燃燒器的設(shè)置，以此對NOx排放進行有效控制；（4）對一二次風(fēng)噴口按照新配風(fēng)參數(shù)進行設(shè)計和調(diào)整。

基本上，改造方案的整體理念是維持燃燒器的風(fēng)速和風(fēng)溫，但是通過減少一次風(fēng)量以及各層風(fēng)噴頭面積來進行調(diào)整，從而達到降低NOx排放的目的。

3.3 SNCR脫硝技術(shù)的應(yīng)用

3.3.1 原理

SNCR工藝是一個燃燒后的脫硝過程，在870～1050℃溫度范圍內(nèi)，以氨水為還原劑的主要反應(yīng)為：

4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O

該工藝具有投資成本低、運行費用低、反應(yīng)產(chǎn)物無毒無污染，無副產(chǎn)物排放的特點。SNCR能用于幾乎所有的燃燒裝置，使其NOX排放滿足或超過大多NOX排放要求。

3.3.2 應(yīng)用方案

SNCR系統(tǒng)主要包括氨水卸載、儲存系統(tǒng)，輸送系統(tǒng)、稀釋混合系統(tǒng)，計量分配系統(tǒng)，噴射系統(tǒng)，除鹽水、壓縮空氣、蒸汽系統(tǒng)和廢水系統(tǒng)等六個部分。還原劑儲存及供應(yīng)系統(tǒng)實現(xiàn)氨水儲存、輸送。根據(jù)生產(chǎn)線運行情況和NOx排放情況，將還原劑和稀釋水送入分配系統(tǒng)。分配系統(tǒng)實現(xiàn)各噴射層的氨水溶液分配、霧化噴射和計量。還原劑的供應(yīng)量能滿足鍋爐不同負荷的要求，調(diào)節(jié)方便、靈活、可靠；氨水分配系統(tǒng)應(yīng)配有良好的控制系統(tǒng)。

（1）氨水溶液卸載、存儲系統(tǒng)，全過程直接采用20%的氨水，75t/h 鍋爐脫硝系統(tǒng)20%氨水由槽罐車運輸?shù)矫撓鯀^(qū)，通過卸氨泵向儲存罐內(nèi)注液。65t/h 鍋爐脫硝系統(tǒng)20%氨水直接利用甲方原有氨水罐內(nèi)氨水；（2）輸送、稀釋混合系統(tǒng)，來自罐區(qū)的氨水和稀釋水分別通過泵同時輸送至稀釋混合裝置，從而最終被輸送至噴霧系統(tǒng)；（3）計量、分配系統(tǒng)，通過對鍋爐的實時工況（如煙氣量、NOx及O2濃度等）進行分析，打開或關(guān)閉某層噴槍，或調(diào)整某層噴槍氨水的流量；（4）噴射系統(tǒng)，采用壓縮空氣將還原劑霧化噴入高溫?zé)煔庵小１卷椖繃姌尠惭b爐膛上，噴嘴選用耐高溫310S不銹鋼，單臺75t/h鍋爐初步設(shè)計SNCR部分選擇在爐膛折焰角850-1100℃的位置上布置噴槍噴射還原劑，布置兩層，共12支。單臺65t/h鍋爐初步設(shè)計SNCR部分選擇在爐膛折焰角850-1100℃的位置上布置噴槍噴射還原劑，布置兩層，共12支；（5）除鹽水、壓縮空氣、蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)，系統(tǒng)利用稀釋水經(jīng)將20%氨水溶液經(jīng)計量混合系統(tǒng)稀釋至5-10%氨水溶液進噴槍，噴入爐內(nèi)進行脫硝反應(yīng)。本工程壓縮空氣由甲方提供，噴射霧化系統(tǒng)用壓縮空氣自電廠廠用壓縮空氣系統(tǒng)接入，壓縮空氣氣源正常工作壓力為0.6Mpa，額定工作壓力為0.8Mpa；（6）廢水系統(tǒng)，在脫硝區(qū)設(shè)有排水系統(tǒng)，使氨水儲存和供應(yīng)系統(tǒng)的氨水排放管路為一個封閉系統(tǒng)，氨水排放至廢水池，再經(jīng)由廢水泵送到甲方廢水處理系統(tǒng)。

4結(jié)語

綜上所述，本文結(jié)合工程案例，對鍋爐燃燒中氮氧化物污染物排放控制進行了研究，并提出了相應(yīng)的低氮、脫硝方案，為同類型鍋爐提供一定的借鑒。

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