燃煤鍋爐煙氣脫硝技改研究與實踐

趙 軍

(太原市熱力公司，山西 太原 030013)

燃煤鍋爐煙氣脫硝技改研究與實踐

趙 軍

(太原市熱力公司，山西 太原 030013)

對燃煤鍋爐煙氣脫硝技術(shù)進(jìn)行了分析，指出了燃燒前脫硝技術(shù)、燃燒中脫硝技術(shù)、燃燒后脫硝技術(shù)的特點及適用性，并闡述了低氮燃燒系統(tǒng)技改、SNCR系統(tǒng)技改、SCR系統(tǒng)技改的具體工藝流程，指出在應(yīng)用SCR脫硝技術(shù)改造之后，系統(tǒng)的脫硝效率達(dá)到了85%，取得了良好的脫硝效果。

燃煤鍋爐，煙氣脫硝，技改實踐

1 概述

在我國社會與經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的同時，環(huán)境污染問題也變得越來越嚴(yán)重，環(huán)保形勢變得更加嚴(yán)峻。燃煤鍋爐所排放的煙氣之中，含有較多的NOx物質(zhì)，這些污染物質(zhì)排入大氣之后，會造成較為嚴(yán)重的大氣污染問題，并且還會導(dǎo)致以氮氧化合物為主的酸雨出現(xiàn)，所以，對于燃煤鍋爐脫硝改造工作是一項極為重要的工作。而在我國環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)不斷提升的過程中，所使用的脫硝技術(shù)也在不斷改進(jìn)，因此，對燃煤鍋爐煙氣脫硝技改是極為重要也是十分必要的一項工作。

2 燃煤鍋爐煙氣脫硝技術(shù)

2.1 燃燒前脫硝技術(shù)

其是在燃煤發(fā)生燃燒反應(yīng)之前通過一定的脫氮工藝之后，將燃煤中氮元素有效的去除，從而確保煙氣中含氮量減少，實現(xiàn)煙氣脫硝的目標(biāo)。根據(jù)目前的技術(shù)工藝而言，此種脫硝方式在實際應(yīng)用過程中存在的難度相對大，同時所需成本也非常高，因此，該種脫硝技術(shù)目前僅僅是脫硝研究的一個方向，其在實際過程中的應(yīng)用還非常少，有待進(jìn)一步的研究與實踐。

2.2 燃燒中脫硝技術(shù)

燃煤燃燒將形成大量的氮氧化合物，因此，要是能夠在此階段之中采用相應(yīng)的脫硝技術(shù)，便能夠取得很好的脫硝效果。此時期應(yīng)用脫硝技術(shù)主要為低氮脫硝技術(shù)，其關(guān)鍵在于有效降低燃燒過程中產(chǎn)生的NOx物質(zhì)，通常都能夠減少大約30%的NOx物質(zhì)，從而達(dá)到脫硝目的。此階段所采用的脫硝技術(shù)相對來說較為簡單，所需成本也非常少，并且相關(guān)設(shè)備占地面積非常小，因此，在燃煤鍋爐脫硝技改過程中應(yīng)用較為普遍。但是，我們應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，確保煙氣之中NOx含量有所減少，但是無法徹底的解決煙氣脫硝問題。

2.3 燃燒后脫硝技術(shù)

目前，燃煤鍋爐所使用的脫硝技術(shù)主要包含有兩種不同類別，其一是SCR脫硝技術(shù)，其二是SNCR脫硝技術(shù)，相對來說SCR脫硝技術(shù)的應(yīng)用范圍較為廣泛。SCR技術(shù)應(yīng)用的是選擇性催化還原方法，其是在相應(yīng)催化物質(zhì)持續(xù)作用之下，把氨噴到溫度為300 ℃～400 ℃煙氣之中，將煙氣之中所包含的氮氧化合物還原，將這些有毒害作用的物質(zhì)轉(zhuǎn)變成為水以及氮氣。此種技術(shù)屬于一種爐后脫硝技術(shù)，依照目前的發(fā)展情形看，此種脫硝技術(shù)屬于現(xiàn)階段較為成熟的一種脫硝技術(shù)，該種脫硝技術(shù)的效率也相對高，另外此種技術(shù)的成本消耗也相對少。SNCR技術(shù)則無需催化物質(zhì)的作用，直接將還原性物質(zhì)噴射在溫度約為1 000 ℃的爐膛之內(nèi)，確保還原物質(zhì)能夠在高溫的環(huán)境中非常迅速發(fā)生熱解反應(yīng)，從而得到NH3，所生成的NH3會與煙氣之中包含的氮氧化合物進(jìn)一步反應(yīng)，形成沒有毒害作用的水和氮氣。SNCR技術(shù)中所使用到的還原物質(zhì)通常為氨、尿素以及氨水等。

3 鍋爐煙氣脫硝技改實踐分析

我們對于環(huán)境保護(hù)越來越重視，也要求要全面的對燃煤鍋爐進(jìn)行脫硝技改工作，目前，燃煤鍋爐脫硝技改實踐主要體現(xiàn)在下列幾方面。

3.1 低氮燃燒系統(tǒng)技改

1)燃燒裝置改造。以往所采用燃燒裝置其風(fēng)口位置的結(jié)構(gòu)存在一定不足，要想進(jìn)一步的提升脫硝效率，則應(yīng)當(dāng)把燃燒裝置改造成低氮燃燒裝置，另外，鍋爐一次風(fēng)輸送口結(jié)構(gòu)也能夠改成鈍體燃燒裝置，如此便能夠產(chǎn)生卷吸效果，確保煤粉燃料能夠和空氣更加充分接觸，確保低氧燃燒能夠順利進(jìn)行。并且，也能夠把二次風(fēng)輸送口結(jié)構(gòu)劃分成不同的窗口，并且加設(shè)上導(dǎo)向葉片裝置，如此便能夠產(chǎn)生“風(fēng)包粉”效果，這樣可以有效的防治水冷壁位置發(fā)生結(jié)焦問題，同時還能夠確保表面更加清潔，也能夠進(jìn)一步改善輻射換熱的效果。

2)燃盡風(fēng)系統(tǒng)改造。能夠在主燃燒裝置之上加設(shè)相應(yīng)孔洞，將燃盡風(fēng)噴嘴安裝在上面，如此便可以有效的減少主燃燒裝置風(fēng)量，從而達(dá)到低氮燃燒的效果，還可以把氮氧化合物更加高效的轉(zhuǎn)變?yōu)樗c氮氣，以達(dá)到脫硝的目標(biāo)。

3.2 SNCR系統(tǒng)技改

1)蒸汽系統(tǒng)改造。采用SNCR技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)脫硝技改過程中，經(jīng)常性發(fā)生氨無法均勻分布的現(xiàn)象，此時能夠?qū)φ羝到y(tǒng)進(jìn)一步的加以改造，比如，設(shè)置蒸汽擾動結(jié)構(gòu)，并且在過熱裝置豎向方向上開孔，如此便可以利用蒸汽噴嘴裝置有效的擾動煙氣，確保氨能夠更加均勻的分布于煙氣之中，從而有效的改善脫硝效果。

2)噴槍結(jié)構(gòu)改造。在鍋爐外部能夠加設(shè)上噴槍的混合裝置，另外，也能夠針對噴槍霧化方式進(jìn)一步加以優(yōu)化處理，如此便可以很好的避免噴槍結(jié)構(gòu)發(fā)生泄露事故，避免出現(xiàn)噴槍漏流問題。還能夠通過調(diào)節(jié)水冷壁結(jié)構(gòu)和噴槍結(jié)構(gòu)之間夾角大小，確保噴槍進(jìn)一步的下傾，在確保噴槍結(jié)構(gòu)不會遭受高溫?fù)p壞前提之下，盡可能將噴槍深入爐膛之中。

3)水冷壁彎管改造。水冷壁彎管結(jié)構(gòu)的位置是在噴孔位置下方，能夠在這一位置處加設(shè)上不銹鋼材質(zhì)的護(hù)板結(jié)構(gòu)，另外，在外部還能夠設(shè)置上耐火材料，這樣當(dāng)SNCR系統(tǒng)停止運行階段，便可以有效的避免水冷壁結(jié)構(gòu)和漏流液體發(fā)生接觸，如此能夠最大限度避免銹蝕問題發(fā)生。

3.3 SCR系統(tǒng)技改

1)煙氣流程。在SCR系統(tǒng)之中，需要煙氣達(dá)到300 ℃～400 ℃的溫度值，所以，能夠針對反應(yīng)器裝置加以改造，將其設(shè)置在預(yù)熱裝置以及省煤器裝置的中間，如此便能夠保證煙氣的溫度超過350 ℃，便可以保證脫硝效率進(jìn)一步的提升。讓煙氣經(jīng)過脫硝處理之后會由預(yù)熱裝置進(jìn)行回收，然后在經(jīng)過煙氣脫硫系統(tǒng)處理之后將煙氣排放至空氣中。采用上述技改方法能夠進(jìn)一步的提升SCR反應(yīng)效率，確保脫硝效果進(jìn)一步的改善。

2)SCR反應(yīng)裝置。反應(yīng)裝置前部位置處設(shè)置相應(yīng)的耐磨層，如此便可以避免飛灰沖刷催化劑，進(jìn)一步的提升脫硝效率。要想確保SCR反應(yīng)能夠達(dá)到理想效果，在每一個鍋爐中均能夠加設(shè)兩個反應(yīng)裝置，單個反應(yīng)裝置能夠設(shè)置成三層結(jié)構(gòu)。要想達(dá)到SCR反應(yīng)的要求，在反應(yīng)裝置之中還需要加設(shè)支撐部件，確保其可以承受鍋爐內(nèi)部的壓力作用以及煙塵的負(fù)荷作用等，這樣才可以保證脫硝工作能夠順利完成。

3)氨噴射?；旌涎b置以及管道屬于氨和空氣發(fā)生混合作用的重要空間，并且也會對SCR反應(yīng)起到極為關(guān)鍵的作用，通過利用流體動力可以確保兩者之間更加充分的實現(xiàn)混合。所以，氨噴射是極為重要的裝置，在該裝置之中應(yīng)當(dāng)包含有供應(yīng)箱部件、噴霧格柵結(jié)構(gòu)以及噴孔部件等等。噴射裝置還需要進(jìn)行自動調(diào)控改造處理，確保其可以實時分析氮氧化合物濃度值，還能夠?qū)崟r的對噴出氨數(shù)量加以調(diào)控，確保氨和煙氣之間能夠更加充分接觸，進(jìn)一步的提升脫硝效率。

以我公司燃煤鍋爐脫硝技改為例，為了進(jìn)一步響應(yīng)國家提出的“節(jié)能減排”號召，我公司與2016年5月對燃煤鍋爐開展低氮燃燒裝置的技改工作，并于2017年年初完成了脫硝技改工作。在脫硝技改之中利用的是SCR脫硝技術(shù)，煙氣入口氮氧化合物的濃度值按照350 mg/Nm3計算，單個燃煤鍋爐中加設(shè)上兩個SCR反應(yīng)裝置，其催化層設(shè)置為3層結(jié)構(gòu)，并且將SCR反應(yīng)裝置設(shè)置于預(yù)熱裝置和省煤器裝置間。通過此次脫硝技改之后，當(dāng)入口位置處氧氣氮氧化合物濃度值為350 mg/Nm3情況下，系統(tǒng)的脫硝效率達(dá)到了85%，取得了良好的脫硝效果。

4 結(jié)語

國內(nèi)鍋爐煙氣脫硝工藝持續(xù)革新與發(fā)展，不過，在生態(tài)環(huán)境逐漸惡化的情況下，還要求需要進(jìn)一步加強燃煤鍋爐煙氣脫硝技改工作，這對于經(jīng)濟(jì)、社會與環(huán)境的和諧發(fā)展具有極為重要的意義。

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Researchandpracticeoffluegasdenitrationtechnologyforcoal-firedboiler

ZhaoJun

(TaiyuanThermoticsInc,Taiyuan030013,China)

For coal-fired boiler flue gas denitration technology were analyzed, pointed out that the pre combustion denitration technology, combustion denitration technology, combustion characteristics of denitration technology and applicability, and expounds the concrete process of low NOxcombustion system for technological innovation, technological transformation, SNCR system SCR system transformation process, based on the analysis of denitration transformation after SCR application, the system denitrification efficiency reached 85%, achieved a good effect on removing nitrate.

coal fired boiler, flue gas denitration, technical transformation practice

2017-10-07

趙 軍(1984- )，男，工程師

1009-6825(2017)35-0134-02

X701

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