煤粉鍋爐煙氣超潔凈排放脫硝工藝路線的比選

摘 要：煤粉鍋爐NOx濃度沒有達(dá)到超低排放要求，通過進(jìn)一步升級(jí)提效，實(shí)現(xiàn)環(huán)保指標(biāo)超潔凈排放的目標(biāo)，通過比選采用氣相COA脫硝。

關(guān)鍵詞：超潔凈；干式脫硫；COA脫硝

兗礦新疆煤化工有限公司3×220t/h煤粉鍋爐，爐內(nèi)配置LNB+SNCR 脫硝技術(shù)，爐外采用干法脫硫脫硝除塵一體化工藝（第一代COA（液相）脫硝工藝），目標(biāo)是控制鍋爐煙氣達(dá)到超低排放標(biāo)準(zhǔn)，即SO2濃度≤35mg/Nm3，NOx濃度≤50 mg/Nm3，煙塵濃度≤10mg/Nm3。目前SO2和煙塵濃度達(dá)到了超低排放標(biāo)準(zhǔn)，但NOx濃度沒有達(dá)到超低排放要求，仍需進(jìn)一步脫硝。

1 項(xiàng)目背景

1.1 LNB+SNCR脫硝技術(shù)改造情況

2014年9月，兗礦新疆煤化工有限公司對(duì)鍋爐進(jìn)行了脫硝技術(shù)改造。脫硝工藝采用成熟可靠的LNB+SNCR煙氣脫硝工藝技術(shù)。

2015年10月，鍋爐進(jìn)行了168h性能考核，考核結(jié)果為鍋爐出口NOx 濃度約125mg/Nm3。性能考核結(jié)果表明，LNB+SNCR脫硝改造項(xiàng)目NOx濃度沒有降到100mg/Nm3的指標(biāo)要求。主要原因?yàn)殄仩t煤質(zhì)發(fā)生變化，實(shí)際原始煙氣NOx排放濃度遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)值，實(shí)測(cè)值601-631mg/Nm3，導(dǎo)致LNB+SNCR脫硝后NOx濃度達(dá)不到低于100mg/Nm3的要求。

2015年7月，兗礦集團(tuán)公司為緊跟新疆政府關(guān)于超潔凈排放技術(shù)在新疆的推廣應(yīng)用形勢(shì)、適應(yīng)未來(lái)更為嚴(yán)格的環(huán)保要求，考慮在目前正在建設(shè)的煙氣凈化裝置，通過進(jìn)一步升級(jí)提效，實(shí)現(xiàn)環(huán)保指標(biāo)超潔凈排放的目標(biāo)，即大氣污染物排放達(dá)到：

NOx<50mg/Nm3、SO2<35mg/Nm3、煙塵<10mg/Nm3。改造工作于2015年10月完成，裝置經(jīng)168h性能考核驗(yàn)收，SO2和煙塵濃度達(dá)到了超低排放濃度要求，但NOx濃度在50-80mg/Nm3，沒有達(dá)到超低要求。由于一體化設(shè)施的入口NOx高，造成出口NOx超過50mg/Nm3，需進(jìn)一步實(shí)施超低排放改造。

1.2 脫硫脫硝除塵一體化設(shè)施改造情況

2015年4月，進(jìn)行“干法脫硫脫硝除塵一體化設(shè)施”改造項(xiàng)目，SO2濃度≤35mg/Nm3，煙塵濃度≤10mg/Nm3，NOx濃度≤100mg/Nm3。目前項(xiàng)目已驗(yàn)收合格，運(yùn)行正常。

2 改造方案的選擇

目前鍋爐的脫硝方式有多種，本項(xiàng)目已配套低氮燃燒和選擇性非催化還原技術(shù)（SNCR）法脫硝及液相COA，脫硝改造可選擇的路線有：

對(duì)原有鍋爐低氮燃燒器優(yōu)化改造，但達(dá)不到超凈要求。所以，低氮燃燒提效改造排除。

增設(shè)選擇性催化劑還原（SCR）裝置、增設(shè)氣相COA脫硝裝置。

2.1 SCR脫硝

選擇性催化還原（SCR）工藝主要是在一定溫度（280～420℃）和催化劑存在的情況下，向煙氣中通入還原劑NH3，將煙氣中的NOx還原為無(wú)害的氮?dú)猓∟2）和水（H2O）。它是目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最為成熟的煙氣脫硝工藝。其主要反應(yīng)如下：

4NH3+4NO+O2=4N2+6H2O

8NH3+6NO2=7N2+12H2O

4NH3+2NO2+O2=3N2+6H2O

SCR投資和運(yùn)行成本都較高，尤其是對(duì)于現(xiàn)有鍋爐改造，不僅改造投資成本高，且改造周期長(zhǎng)，對(duì)生產(chǎn)影響大。

嵌入式即采用鍋爐尾部煙道作為反應(yīng)器，通過對(duì)省煤器、空預(yù)器等移位改造，騰出足夠的催化劑安裝空間，用于架設(shè)一層催化劑。

2.2 氣相COA脫硝

利舊現(xiàn)有循環(huán)流化床干法脫硫除塵一體化裝置，另外增設(shè)氣相氧化劑制備及噴射系統(tǒng)。通過添加強(qiáng)氧化劑，促進(jìn)煙氣中不溶于水的NO（占煙氣氮氧化物的95%）轉(zhuǎn)化為易溶于水的NO2，在吸收塔內(nèi)溶解吸收，從而實(shí)現(xiàn)氮氧化物的脫除。

3 結(jié)論

從以上對(duì)比可以看出，兩種改造方案均可滿足環(huán)保要求，但SCR改造涉及的投資和運(yùn)行費(fèi)用均高于氣相COA工藝，經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)不佳。

此外，SCR改造需要長(zhǎng)期的停爐時(shí)間，且由于催化劑的加入會(huì)將SO2轉(zhuǎn)化為SO3并與逃逸氨反應(yīng)生成硫酸氨和硫酸氫銨，易造成空預(yù)器積灰堵塞和腐蝕且系統(tǒng)阻力增加較大，影響機(jī)組運(yùn)行安全。

綜合考慮采用增加氣相COA脫硝工藝。

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作者簡(jiǎn)介：

常淑華（1976- ），女，漢族，黑龍江訥河人，工程師，技術(shù)主管，學(xué)士，2003年本科畢業(yè)于黑龍江科技大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)，現(xiàn)從事煤化工熱電工藝方面工作。