COA脫硝技術(shù)的應(yīng)用分析及優(yōu)化建議

葉陳霖

（廈門國(guó)貿(mào)中順環(huán)保能源股份有限公司,福建 廈門 361000）

COA脫硝技術(shù)的應(yīng)用分析及優(yōu)化建議

葉陳霖

（廈門國(guó)貿(mào)中順環(huán)保能源股份有限公司,福建 廈門 361000）

COA脫硝是一種受鍋爐工況影響極小的爐外脫硝技術(shù)，具有較好適用性。本文介紹COA脫硝工藝原理及工藝特點(diǎn)，結(jié)合長(zhǎng)期以來應(yīng)用實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)積累，分析該工藝目前在應(yīng)用方面還存在的一些不足，提出優(yōu)化建議。

COA脫硝；應(yīng)用分析；優(yōu)化建議；超低排放

廈門國(guó)貿(mào)中順環(huán)保能源股份有限公司原有3×75t/h循環(huán)流化床鍋爐在原有爐外半干法脫硫除塵裝置基礎(chǔ)上，采用福建某上市環(huán)保公司自主研發(fā)的COA脫硝技術(shù)，實(shí)施脫硝改造，實(shí)現(xiàn)鍋爐尾部煙氣中NOx具備超低排放能力（即NOx≤35mg/m3），是火電行業(yè)首個(gè)使用COA脫硝技術(shù)的工程案例，并與該技術(shù)研發(fā)單位進(jìn)行不斷合作摸索及工藝改進(jìn)。

1 COA脫硝技術(shù)工藝原理及特點(diǎn)

1.1 脫硝工藝原理

COA脫硝主要是將鍋爐尾部煙氣中難溶于水、不易被堿性吸收劑反應(yīng)吸收的NO，通過脫硝劑（NaClO2）作用，增強(qiáng)將其轉(zhuǎn)化為易于反應(yīng)吸收的NO2機(jī)率，再利用爐外（半）干法脫硫塔利用消石灰進(jìn)行中和反應(yīng)完成脫硝。其脫硝主要化學(xué)反應(yīng)為：

NaClO2作為脫硝劑，在前一個(gè)反應(yīng)中主要起強(qiáng)氧化作用，而在后一個(gè)Ca(OH)2與NO2吸收反應(yīng)中起催化作用。相關(guān)生成物均為無毒害的Ca(NO3)2、NaCl和H2O，對(duì)原有脫硫系統(tǒng)無其他危害。

1.2 脫硝工藝特點(diǎn)

COA脫硝技術(shù)將脫硝方式從催化還原的傳統(tǒng)模式轉(zhuǎn)為氧化吸收方向，有別于常用的低氮燃燒、SNCR、SCR等，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）對(duì)脫硝溫度、粉塵濃度等沒有特別的限制要求，屬爐外脫硝，受鍋爐運(yùn)行工況、溫度場(chǎng)等影響小，特別適合難以實(shí)施SNCR、SCR脫硝工藝的中小型鍋爐；（2）結(jié)合已有爐外脫硫吸收塔進(jìn)行協(xié)同處置，只需增加脫硝添加劑給料裝置，改造投資金額和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用少；（3）脫硝副產(chǎn)物為無毒害，無廢水排放及二次污染；（4）系統(tǒng)簡(jiǎn)潔，一般由脫硝劑進(jìn)料模塊、溶液配置與存儲(chǔ)模塊、溶液輸送及噴射模塊組成，啟停方便，設(shè)備占地小、運(yùn)行可靠；（5）根據(jù)NOx濃度變化，可通過調(diào)解吸收劑和脫硝劑的耗量來實(shí)現(xiàn)良好適應(yīng)性；（6）脫硝效率高，可實(shí)現(xiàn)60%以上。

2 COA脫硝工藝當(dāng)前存在的不足

2.1 須配合爐外吸收裝置使用

COA脫硝技術(shù)主要起氧化和催化吸收作用，僅靠COA脫硝工藝并不能完成對(duì)氮氧化物的脫除，須配合爐外吸收塔使用才能實(shí)現(xiàn)脫硝。在鍋爐原有爐外（半）干法脫硫工藝的基礎(chǔ)上實(shí)施COA脫硝改造，才能突出投資少等優(yōu)點(diǎn)。

2.2 吸收塔內(nèi)SO2濃度影響脫硝效果

通過大量實(shí)踐和分析，COA脫硝技術(shù)在結(jié)合原有爐外脫硫吸收塔使用時(shí)，吸收塔內(nèi)SO2初始濃度大小對(duì)脫硝效果有直接影響。COA脫硝工藝會(huì)優(yōu)先促進(jìn)脫硫塔內(nèi)SO2反應(yīng)吸收，在SO2濃度被脫除到極低的情況下，NOx濃度才能同步脫除到較低水平。造成大量脫硝劑優(yōu)先被SO2反應(yīng)吸收所消耗，在SO2濃度較高的情況下，要保證相應(yīng)脫硝效果須增加脫硝劑的使用。

2.3 脫硝運(yùn)行成本較高

目前COA脫硝的最佳脫硝劑為亞氯酸鈉（NaClO2），基于氧化性和穩(wěn)定性要求考慮。COA脫硝技術(shù)從最早的固相COA脫硝階段發(fā)展到目前較為普遍的液相COA脫硝階段，雖然脫硝工藝和效率有一定改善，但脫硝成本下降幅度有限。脫硝運(yùn)行成本主要由脫硝劑、吸收劑、電耗三個(gè)部分構(gòu)成，在當(dāng)前階段，脫硝劑成本仍占總脫硝運(yùn)行成本的90%左右，而市場(chǎng)上亞氯酸鈉價(jià)格在每噸一萬元以上，脫硝運(yùn)行成本與SNCR脫硝相比較高，但優(yōu)于SCR脫硝。

2.4 亞氯酸鈉存儲(chǔ)和使用有安全要求

通常采購(gòu)的脫硝劑是固體亞氯酸鈉，一種高效氧化劑，易溶于水，具有一定毒性，與可燃物接觸和有機(jī)物混合能引起爆炸；在175～200℃會(huì)熱分解，以至燃燒爆炸；將濃酸濺滴到NaClO2固體上也會(huì)引起爆炸。因此，對(duì)于亞氯酸鈉的存儲(chǔ)和使用存在相應(yīng)安全要求。

2.5 存在管道腐蝕現(xiàn)象

由于配制后的亞氯酸鈉溶液具有強(qiáng)氧化腐蝕性，對(duì)輸送溶液的不銹鋼管道會(huì)造成腐蝕，尤其是焊縫處易因腐蝕產(chǎn)生滴漏，需要定期檢查、及時(shí)維護(hù)。

3 優(yōu)化建議

（1）控制爐外吸收塔SO2、NOx污染物初始濃度，以減少SO2對(duì)脫硝效果影響和降低脫硝運(yùn)行成本?？赏ㄟ^在前端采用SNCR脫硝、煙氣低氮再循環(huán)、爐內(nèi)石灰石脫硫等預(yù)處理措施。

（2）脫硝劑（亞氯酸鈉）溶液濃度宜控制在8～12%之間，既滿足正常使用要求，又能減少亞氯酸鈉耗量和對(duì)溶液輸送管道的腐蝕。

（3）根據(jù)企業(yè)聯(lián)合技術(shù)研發(fā)單位通過采用臭氧作為亞氯酸鈉替代品開展的氣相COA脫硝試驗(yàn)表明，氣相COA脫硝能夠進(jìn)一步提高脫硝效率、降低脫硝成本，解決介質(zhì)管道腐蝕等問題，待進(jìn)一步摸索和完善。

4 結(jié)語

（1）COA脫硝技術(shù)結(jié)合鍋爐原有爐外脫硫裝置進(jìn)行升級(jí)改造和使用，具有投資少、施工快、效率高等特點(diǎn)，適合難以實(shí)施SNCR或SCR脫硝改造的中小型鍋爐，或是通過采用其他脫硝工藝后離氮氧化物“超低排放”仍有一定差距的鍋爐。（2）當(dāng)前使用亞氯酸鈉為脫硝劑的COA脫硝工藝存在脫硝運(yùn)行成本高、管道腐蝕等問題，需進(jìn)一步完善，尋找更為廉價(jià)、高效的脫硝劑替代品，以及繼續(xù)優(yōu)化完善工藝。（3）COA脫硝技術(shù)結(jié)合原有爐外脫硫塔使用，能夠通過一種吸收劑同時(shí)實(shí)現(xiàn)脫硫脫硝，但SO2與NOx存在先后反應(yīng)順序，較適合同時(shí)對(duì)SO2和NOx都存在較低排放濃度要求的鍋爐機(jī)組協(xié)同處置使用。（4）采用COA脫硝技術(shù)可實(shí)現(xiàn)氮氧化物超低排放（即NOx排放濃度≤35mg/m3），但考慮脫硝運(yùn)行成本，推薦爐外吸收裝置污染物（SO2、NOx）初始濃度較低的情況下使用，可搭配其他環(huán)保工藝協(xié)同使用。

[1]黃光明.SNCR+COA脫硝技術(shù)在循環(huán)流化床鍋爐應(yīng)用[J].廣東化工,2015,42(07):42-44.

[2]殷銘,田為成,鮑立峰,高璇,余玉芳.由一起亞氯酸鈉爆炸事故引發(fā)的思考[J].化工時(shí)刊,2014,28(01):42-43+50.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.01.005

葉陳霖（1984-）,男,福建漳州人,碩士研究生,中級(jí)工程師,研究方向：電力行業(yè)安全生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)、節(jié)能減排等。