鍋爐煙氣氨法脫硝技術(shù)總結(jié)

楊靖

(廣西柳化氯堿有限公司，廣西 柳州 545600)

鍋爐煙氣氨法脫硝技術(shù)總結(jié)

楊靖*

(廣西柳化氯堿有限公司，廣西 柳州 545600)

回收利用；鍋爐煙氣；氨法脫硝

介紹了減少電廠鍋爐NOX排放量的有效方法，重點(diǎn)介紹了廣西柳化氯堿有限公司采用的氨法脫硝工藝，并分析了氨法脫硝工藝的過程風(fēng)險(xiǎn)。

廣西柳化氯堿有限公司(以下簡稱“廣西柳化氯堿”)現(xiàn)有2臺(tái)130 t/h高溫汽冷旋風(fēng)分離循環(huán)流化床鍋爐以及1臺(tái)75 t/h 三廢混燃爐，原設(shè)計(jì)生產(chǎn)上用原料煤按低硫煤考慮，采用氨水脫硝的方法脫除氮氧化物。由于經(jīng)營策略調(diào)整，目前， 廣西柳化氯堿只開75 t/h 三廢鍋爐進(jìn)行生產(chǎn)。自2014年7月1日起，鍋爐煙氣環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)要求大氣污染物排放限值(廣西區(qū)氮氧化物的密度<200 mg/m3)，而當(dāng)時(shí)三廢鍋爐煙氣排放氮氧化物密度折算值約550 mg/m3，所以，鍋爐煙氣含氮氧化物是達(dá)不到相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)的。為使鍋爐煙氣達(dá)標(biāo)排放，廣西柳化氯堿采用氨法脫硝工藝對(duì)鍋爐脫硝工藝進(jìn)行了技術(shù)改造。

1 降低電廠鍋爐NOX排放的有效方法[1]

氮氧化物(NOX)是在燃燒工藝過程中由于氮的氧化而產(chǎn)生的氣體，它不僅刺激人的呼吸系統(tǒng)，損害動(dòng)植物，破壞臭氧層，而且也是引起溫室效應(yīng)、酸雨和光化學(xué)反應(yīng)的主要物質(zhì)之一 。

世界各地對(duì)NOX排放限制都趨于嚴(yán)格，而火電廠、垃圾焚燒廠和水泥廠等作為NOX氣體排放的最主要來源，其減排更是受到格外重視。目前全世界降低電廠鍋爐NOX排放行之有效的主要方法大致可分為以下4種。

(1)低氮燃燒技術(shù)，即在燃燒過程中控制氮氧化物的生成，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，Selective Catalytic Reduction)，主要用于大型燃煤鍋爐，是目前我國煙氣脫硝技術(shù)中應(yīng)用最多的。

(3)選擇性非催化還原技術(shù)(SNCR，Selective Non-Catalytic Reduction)主要應(yīng)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)選擇性催化還原技術(shù)(SCR)+選擇性非催化還原技術(shù)(SNCR)主要用于大型燃煤鍋爐低NOX排放和場(chǎng)地受限情況，也適于舊鍋爐改造項(xiàng)目。

2 氨法脫硝工藝

廣西柳化氯堿采用的是SNCR技術(shù)，是一種不使用催化劑，在 850～1 100 ℃還原NOX的方法。最常使用的藥品為氨和尿素。 一般來說，SNCR脫硝效率對(duì)大型燃煤機(jī)組可達(dá) 25%～40% ,對(duì)小型機(jī)組可達(dá) 80%。

由于該法受鍋爐結(jié)構(gòu)尺寸影響很大，多用作低氮燃燒技術(shù)的補(bǔ)充處理手段。其工程造價(jià)低、布置簡易、占地面積小，適合老廠改造(新廠可以根據(jù)鍋爐設(shè)計(jì)配合使用)。所選擇的還原劑一般為含氨化合物，如氨水、尿素、碳銨等。而硫銨、氯化銨則可能會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)酸腐蝕煙道而不予采用。即使采用尿素等化合物，也是在高溫下分解成氨氣后，再參與脫硝反應(yīng)。結(jié)合公司原材料的優(yōu)勢(shì)，廣西柳化氯堿采用氨法脫硝工藝。

3 氨法脫硝原理

往鍋爐爐膛(溫度為900～1 100 ℃)噴入氨水(或氣氨)，發(fā)生以下反應(yīng)：

如果反應(yīng)溫度區(qū)間偏低，還會(huì)發(fā)生以下副反應(yīng)(即硝酸氧化工序的主反應(yīng))：

4 氨法脫硝在三廢鍋爐煙氣脫硝中的應(yīng)用

SNCR脫硝系統(tǒng)溫度對(duì)脫硝效果影響試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

圖1 SNCR脫硝系統(tǒng)溫度對(duì)脫硝效果影響試驗(yàn)曲線圖Fig.1 Experimental curves of influence of SNCR denitrification system temperature on denitrification effect

SNCR脫硝工藝流程示意圖如圖2所示。

5 氨法脫硝工藝配置

據(jù)此，整個(gè)工藝須配置氨水、霧化空氣和冷卻空氣3個(gè)系統(tǒng)。

從該工序空氣管引出空氣，冷卻空氣直接連接噴槍的冷卻空氣接口，霧化空氣則進(jìn)入空氣罐，經(jīng)緩沖、過濾后，再分配到各噴槍壓縮空氣接口。噴槍結(jié)構(gòu)見圖3,噴槍平面布置見圖4。

圖3 噴槍結(jié)構(gòu)示意圖Fig.3 Structural diagram of a spray gun

圖4 噴槍平面布置圖Fig.4 Spray gun layout plan

6 工藝過程風(fēng)險(xiǎn)分析

6.1爆炸

氨水容易揮發(fā)出氣氨，而氨是易爆物質(zhì)，特別在氨水槽的放空口周圍，容易形成爆炸性氣體而在有火源條件下發(fā)生空間爆炸。因此，現(xiàn)場(chǎng)禁止明火，并設(shè)置防雷、防靜電等安全措施。

6.2中毒

氨是一種刺激性氣體，對(duì)呼吸道和眼睛的黏膜、皮膚皺褶等部位刺激明顯并造成化學(xué)灼傷。因此，當(dāng)聞到刺激性氣味時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)，佩戴好灰色濾罐的防毒面具后，再進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行相應(yīng)的處置。

6.3環(huán)保污染

氨水是一種含氨態(tài)氮的化合物，直接流入地溝將會(huì)造成污水氨氮超標(biāo)，故杜絕氨水泄漏或直接排到水溝。煙氣含逃逸氨過多，也會(huì)造成大面積異味而遭投訴，因此應(yīng)嚴(yán)格控制氨水加入量。氨水系統(tǒng)工藝流程如圖5所示。

圖5 氨水系統(tǒng)工藝流程示意圖Fig.5 Process flow diagram of ammonia water

6.4介質(zhì)串流

在噴槍堵塞情況下，氨水和霧化空氣存在相互串流的可能。為此，發(fā)現(xiàn)氨水閥后壓力異常升高后，應(yīng)排除噴槍堵塞的可能性(如確認(rèn)噴槍堵塞，單停下該噴槍聯(lián)系檢修處理)；同時(shí)，氨水管和霧化空氣管均須安裝單向閥。

通過一段時(shí)間的運(yùn)行，得出如下數(shù)據(jù)：鍋爐負(fù)荷為57.72 t/h；煙氣含氧體積分?jǐn)?shù)為13.8 %；氮氧化物密度為290.43 mg/m3；氨水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14.15%(氨水瞬時(shí)流量為0.84 m3/h；氨水總量為4.9 m3)；入爐煤的揮發(fā)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15.52 %。

由此可見：入爐煤配比改變后，揮發(fā)分有所升高，在鍋爐高負(fù)荷(≥60 t/h)運(yùn)行時(shí)，氮氧化物的濃度也相對(duì)升高，折算后的密度為300～350 mg/m3，但未超過排放指標(biāo)400 mg/m3；氨水的用量相對(duì)較高，每班需要5～6 m3，流量為0.7～0.8 m3/h。

從鍋爐的運(yùn)行狀況看，入爐煤的配比對(duì)鍋爐的正常燃燒影響不大，爐溫較為穩(wěn)定，摻渣量增大，鍋爐的入爐煤耗有所上升，標(biāo)準(zhǔn)煤耗量的變化不明顯；提高鍋爐負(fù)荷，入爐煤耗有所下降。鍋爐在60 t/h的負(fù)荷下，氮氧化物排放可控，但須提高氨水用量。

[1] 方度,蔣蘭蓀,吳正德.氯堿工藝學(xué)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1990.175-179.

[編輯：費(fèi)紅麗]

Summarizationofammoniadenitrificationtechnologyforboilerfluegas

YANGJing

(Guangxi Liuhua Chlor-Alkali Co.,Ltd.,Liuzhou 545600,China)

recycling; boiler flue gas; ammonia denitrification

The effective methods for reducing the NOXemissions from power plant boiler are introduced. The ammonia denitrification process used in Guangxi Liuhua Chlor-Alkali Co.,Ltd. is introduced emphatically. The process risk of the ammonia denitrification is analyzed.

X781.2

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1008-133X(2017)07-0035-03

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楊靖(1988—)，男，助理工程師，2013年畢業(yè)于大連理工大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)，現(xiàn)于廣西柳化氯堿有限公司安環(huán)部從事安全環(huán)保管理工作。

2017-02-13