淺談蘭炭鍋爐煙氣脫硝方案

劉向陽(yáng) 于海宇 張彥財(cái)(中糧生化能源（衡水）有限公司，河北衡水053900)

淺談蘭炭鍋爐煙氣脫硝方案

劉向陽(yáng) 于海宇 張彥財(cái)(中糧生化能源（衡水）有限公司，河北衡水053900)

對(duì)鍋爐煙氣干法脫硝技術(shù)中的選擇性催化還原法（SCR）、非選擇性催化還原法（SCNR）的工藝進(jìn)行了描述、分析，在此基礎(chǔ)上闡述了脫硝還原劑的特點(diǎn)及概況，對(duì)10噸蘭炭鍋爐選擇煙氣脫硝技術(shù)有一定的參考價(jià)值。

脫硝；SCNR；干法煙氣脫硝；脫硝還原劑

根據(jù)衡水市的文件：“衡開氣治辦（2016）7號(hào)”文件，明確“2016年6月底前，所有10蒸噸及以下燃煤鍋爐全部淘汰取締”。

2016年11月，本著試驗(yàn)的目的，先將2號(hào)鍋爐進(jìn)行了蘭炭改造（符合環(huán)保要求），自2016年12月5日投運(yùn)至今，運(yùn)行基本正常，但是由于環(huán)保要求現(xiàn)增加一套煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（CEMS），對(duì)鍋爐尾氣進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，尾氣排放中NOx濃度含量230-260mg/m3,超出了環(huán)保要求200 mg/m3。在當(dāng)前嚴(yán)峻的環(huán)保形勢(shì)下，鍋爐隨時(shí)有可能叫停，為了保持生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行，針對(duì)蘭炭鍋爐增加一套脫硝系統(tǒng)。

目前降低鍋爐NOX排放行之有效的主要方法大致可分為以下幾種：（1）低氮燃燒技術(shù)，即在燃燒過(guò)程中控制NOX的生成，主要適用于大型燃煤鍋爐等；低NOX燃燒技術(shù)只能降低NOX排放值的30～50%，要進(jìn)一步降低NOX的排放,必須采用煙氣脫硝技術(shù)。（2）選擇性催化還原技術(shù)（SCR），主要用于大型燃煤鍋爐，是目前我國(guó)煙氣脫硝技術(shù)中應(yīng)用最多的，一般投資較大；（3）選擇性非催化還原技術(shù)（SNCR），主要用于垃圾焚燒廠等中、小型鍋爐，技術(shù)成熟，但其效率低于SCR法；投資小，建設(shè)周期短。（4）低溫氧化技術(shù)，利用臭氧極強(qiáng)的氧化能力，可以將難溶于水的NO氧化成易溶于水的NO2、N2O3、N2O5等高價(jià)態(tài)氮氧化物，通過(guò)堿液噴淋等手段將其從煙氣中脫出；成本較高。根據(jù)同行業(yè)脫硝處理方案和綜合性價(jià)比考慮，采取SNCR技術(shù)對(duì)鍋爐進(jìn)行改造為最佳選擇。

工藝流程及原理：SNCR法不使用催化劑，采用爐膛噴射脫硝，氨還原NOx在850-1150℃這溫度范圍內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)脫除NOx，生成氮?dú)夂退?。噴入的氨與煙氣良好混合是保證脫硝還原反應(yīng)充分進(jìn)行、使用最少量氨達(dá)到最好效果的重要條件。若噴入的氨未充分反應(yīng)，則泄漏的氨會(huì)影響鍋爐爐尾部受熱面，不僅使煙氣飛灰容易沉積在受熱面，且煙氣中氨遇到三氧化硫會(huì)生成硫酸氨，易堵塞空氣預(yù)熱器，并有腐蝕危險(xiǎn)。

SNCR法脫硝反應(yīng)過(guò)程：

脫硝還原劑的選擇：氨水與尿素在脫硝還原反應(yīng)中的最佳溫度，氨水溫度范圍較寬，在800～1100℃，還原率50%以上；尿素在900℃還原效率最高達(dá)到80%以上，但溫度較窄，要達(dá)到50%以上的還原效率，溫度需在850～1000℃；在催化劑效率相同的情況下，用尿素要比氨水好，原因是即便是尿素噴多了，對(duì)設(shè)備的腐蝕性還可以控制；如果直接噴氨水，多了會(huì)直接污染設(shè)備，氨的吸附性和腐蝕性是很強(qiáng)的，附著在煙道上很難消除。氨水需要耐腐蝕封閉儲(chǔ)罐來(lái)儲(chǔ)存，尿素則可以現(xiàn)用現(xiàn)配，但是尿素不是純氨，不如氨水脫硝效率高，所以小鍋爐從性價(jià)比角度考慮應(yīng)該選擇尿素作為還原劑。

SNCR法脫硝工藝流程：還原劑—＞鍋爐（反應(yīng)器）—＞除塵脫硫裝置—＞引風(fēng)機(jī)—＞煙囪。還原劑以氨水（或尿素溶液）為主，氨水溶液（或尿素溶液）經(jīng)過(guò)加稀釋水配比后，經(jīng)輸送化工泵和計(jì)量分配裝置精確分配到每個(gè)噴槍，然后經(jīng)過(guò)噴槍噴入爐膛，實(shí)現(xiàn)脫硝反應(yīng)。

脫硝噴槍位置的選擇：首先反應(yīng)溫度應(yīng)該利于還原劑反應(yīng)850～1000℃，其次要利于還原劑均勻的噴入反應(yīng)區(qū)，再者要便于拆裝、檢查、清潔等。對(duì)蘭炭鍋爐來(lái)說(shuō)，爐膛內(nèi)溫度場(chǎng)很不均勻，爐膛上部和下部溫度相差很大，且燃燒區(qū)溫度較高，要找準(zhǔn)合適的溫度反應(yīng)區(qū)域比較困難。如果條件允許最好先在爐膛打孔測(cè)溫根據(jù)燃燒區(qū)溫度再確定噴槍位置，如條件不允許先打孔測(cè)量溫度區(qū)間，可在選擇反應(yīng)區(qū)時(shí)一般偏向于將噴槍布置在溫度稍底的側(cè)面，以防溫度過(guò)高導(dǎo)致噴頭燒毀。由于喉口部位前后距離較短，煙氣流速也較高，有利于將還原劑均勻的噴入煙氣中，所以，將噴槍布置在喉口附近和爐膛中部比較合理。需要注意蘭炭鍋爐較燃煤鍋爐爐膛溫度高，脫硝噴槍一定要增加壓縮空氣保護(hù)，防止突然斷水造成的槍頭燒毀。

噴槍的選擇：一般蘭炭鍋爐都采用的是三流體噴槍，該噴槍有三個(gè)進(jìn)口，一個(gè)氨水進(jìn)口，兩個(gè)壓縮空氣進(jìn)口，壓縮空氣主要作用就是用來(lái)形成空氣膜保護(hù)槍頭和霧化氨水，氨水由離心泵通過(guò)管道接入噴槍的氨水入口（流量通過(guò)離心泵出口調(diào)節(jié)閥控制），壓縮空氣由儲(chǔ)氣罐管道接入噴槍壓縮空氣入口，兩者在噴槍噴頭處混合，由壓縮空氣將氨水霧化為10微米左右的小水滴與煙氣中NOX充分接觸并反應(yīng)并達(dá)到去除NOX的目的，壓縮空氣用量由噴槍型號(hào)、數(shù)量以、壓縮空氣壓力及達(dá)到理想的霧化效果來(lái)決定，噴槍型號(hào)所標(biāo)氣量只是個(gè)大概的參考，經(jīng)驗(yàn)值氣液比為70:1，冷卻壓縮空氣沒(méi)有具體定量，具體用量需要在使用時(shí)逐步摸索，達(dá)到排放濃度達(dá)標(biāo)且氨水噴射量和壓縮空氣平衡且用量最低。

結(jié)語(yǔ)

10噸蘭炭鍋爐SNCR法脫硝脫硝改造總體費(fèi)用約7-8萬(wàn)。按尿素每小時(shí)添加量0.15立（20%濃度）、尿素單價(jià)2000元/噸、每天產(chǎn)汽204噸計(jì)算，增加脫硝系統(tǒng)后鍋爐噸汽成本增加7元/噸。鍋爐尾氣NOx濃度150-180mg/m3mg/m3滿足環(huán)保要求。

[1]邱廣明等.燃煤鍋爐低NOx燃燒技術(shù)研究.環(huán)境保護(hù)2000，（4）:9-10.

[2]姚雨，郭站成等.煙氣脫硫脫硝技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展.鋼鐵2003，38（1）:59-63.

劉向陽(yáng)（1989-）；性別：男，籍貫：河北衡水，學(xué)歷：本科，畢業(yè)于河北工程大學(xué)；現(xiàn)有職稱：助理工程師；研究方向：設(shè)備管理。