聯(lián)合脫硝技術(shù)在燃煤鍋爐脫硝改造中的應(yīng)用研究

譚定健

摘 要：應(yīng)用聯(lián)合脫銷技術(shù)進(jìn)行燃煤鍋爐脫銷改造，已經(jīng)成為相關(guān)企業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)與綠色化生產(chǎn)的客觀需求與必然趨勢。本文在經(jīng)驗(yàn)歸納與總結(jié)的基礎(chǔ)上，從聯(lián)合脫銷技術(shù)相關(guān)概述入手，對其工作原理進(jìn)行了簡要分析，并以某燃煤鍋爐為例，應(yīng)用聯(lián)合脫硝技術(shù)進(jìn)行了脫銷改造，以此為燃煤鍋爐節(jié)能減排降污改造實(shí)踐提供可借鑒性參考。

關(guān)鍵詞：聯(lián)合脫硝技術(shù)；燃煤鍋爐；脫硝改造

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.07.037

1 聯(lián)合脫硝技術(shù)的相關(guān)概述

聯(lián)合脫銷技術(shù)是針對氮氧化物生成與危害防治形成的一種工業(yè)工藝技術(shù)。由氮氧化物組成結(jié)構(gòu)可知，氮氧化物（NOx）是由氮元素與氧元素組成而成的化合物，包括一氧化氮（NO）、一氧化二氮（N2O）二氧化氮（NO2）、三氧化二氮（N2O3）、四氧化二氮（N2O4）、五氧化二氮（N2O5）等[1]。通常情況下，除二氧化氮外，多數(shù)氮氧化物存在不穩(wěn)定性，遇熱、光等會發(fā)生反應(yīng)轉(zhuǎn)化為二氧化氮。而一氧化氮、二氧化氮是形成酸雨與酸霧的重要來源，對建筑物、人體健康存在重要危害。

而在日常生產(chǎn)生活中，氮氧化物主要來源于化石燃料燃燒、硫酸生產(chǎn)與使用。由氮氧化物生成機(jī)理可知，氮氧化物一般可分為熱力型氮氧化物、燃料型氮氧化物與快速型氮氧化物三種類型。其中，熱力型氮氧化物受溫度影響較大，生成于1400℃高溫下；燃料型氮氧化物主要來源于燃料燃燒，通常當(dāng)化石燃料燃燒溫度達(dá)到600℃～800℃時，即可生成燃料型氮氧化物，也是現(xiàn)階段造成大氣污染的關(guān)鍵因素；快速型氮氧化物含量相對較少，多在產(chǎn)生于氫氧化合物燃燒過程中。在傳統(tǒng)燃燒與生產(chǎn)過程中，采用的脫銷技術(shù)主要是在燃燒前、燃燒過程中以及燃燒后進(jìn)行單一管控。其處理效果并不理想，且技術(shù)應(yīng)用相對復(fù)雜，處理成本高。對此，采用聯(lián)合脫銷技術(shù)進(jìn)行燃煤鍋爐改造，改善單一脫銷技術(shù)應(yīng)用存在的不足，已經(jīng)成為現(xiàn)階段燃煤鍋爐創(chuàng)新發(fā)展的客觀需求與必然趨勢，有利于實(shí)現(xiàn)超潔凈排放標(biāo)準(zhǔn)的達(dá)成。

2 聯(lián)合脫硝技術(shù)在燃煤鍋爐脫硝改造中的應(yīng)用

2.1 燃煤鍋爐簡介

某廠所應(yīng)用的鍋爐為DG220/9.81-18型燃煤鍋爐，燃煤鍋爐投產(chǎn)于2011年，由哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司生產(chǎn)制造。該燃煤鍋爐采用全鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行緊身封閉設(shè)計(jì)，整體布置形態(tài)為π形，共有十二個循環(huán)回路，鍋爐額定蒸發(fā)量為220t/h，汽包工作壓力為10.96MPa，鍋爐過熱蒸汽溫度為540℃±5℃，過熱蒸汽壓力為9.8MPa。鍋爐在實(shí)際運(yùn)行過程中煙氣量達(dá)到32000m3/h，在未改造之前，煙氣中含有的氮氧化物濃度相對較高，同時當(dāng)所燃燒煤粉的硫含量過高時，容易形成較多的三氧化硫，并與煙氣水蒸氣結(jié)合形成酸霧，使鍋爐尾部受熱面產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象。

2.2 燃煤鍋爐脫硝改造中聯(lián)合脫銷技術(shù)的應(yīng)用

針對現(xiàn)階段燃煤鍋爐存在的問題，應(yīng)用低氮燃燒與選擇性催化還原脫硝技術(shù)相結(jié)合的方式對鍋爐進(jìn)行了改造，以控制鍋爐燃燒過程中與煙氣排放過程中氮氧化物的濃度[2]。其中低氮燃燒技術(shù)的應(yīng)用主要是通過科學(xué)調(diào)解鍋爐內(nèi)的流暢、溫度場以及物料分布情況，進(jìn)行氮氧化物生產(chǎn)量的降低。通常情況下，在鍋爐改造過程中，通過空氣燃燒、煤粉二次燃燒以及空氣分級燃燒，是現(xiàn)階段應(yīng)用較為廣泛的低氮燃燒技術(shù)。而選擇性催化還原脫銷技術(shù)（SCR，Selective Catalytic Reduction）是鍋爐煙氣脫銷中應(yīng)用較為廣泛的技術(shù)之一，它能夠在催化劑作用下，有選擇性的與煙氣中的氮氧化物發(fā)生反應(yīng)，將其轉(zhuǎn)化為無污染無毒性的氮?dú)馀c水，從而達(dá)成鍋爐脫銷目標(biāo)。

在本次鍋爐改造中，基于低氮燃燒技術(shù)與選擇性催化還原脫硝技術(shù)存在的優(yōu)勢，進(jìn)行技術(shù)結(jié)合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)燃煤鍋爐聯(lián)合脫銷，以提升鍋爐脫銷質(zhì)量與效率。在此過程中，主要進(jìn)行了如下操作：

（1）有效控制鍋爐燃燒區(qū)域氧氣濃度，實(shí)現(xiàn)低氧燃燒。在此過程中，對鍋爐送風(fēng)量進(jìn)行了調(diào)整，通過應(yīng)用爐內(nèi)燃燒控制技術(shù)、濃稀相燃燒技術(shù)、可調(diào)切圓燃燒技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)鍋爐燃燒器的改造，以實(shí)現(xiàn)氮氧化物的有效控制。例如，調(diào)整原一次風(fēng)燃燒器切圓直徑，實(shí)現(xiàn)燃燒器集中布置；利用濃稀相燃燒技術(shù)將鍋爐上層一次風(fēng)改為濃稀相氮氧化物燃燒器，將鍋爐下層一次風(fēng)轉(zhuǎn)化改造為外燃式微油點(diǎn)火燃燒器，并配置周界風(fēng)；在二次風(fēng)大油槍現(xiàn)有點(diǎn)火方式的基礎(chǔ)上，配置外燃燒式燃燒器，形成并聯(lián)體系，以實(shí)現(xiàn)低氮燃燒。

（2）通過改造省煤器、空氣預(yù)熱器實(shí)現(xiàn)鍋爐尾部煙道結(jié)構(gòu)改造，為選擇性催化還原脫銷技術(shù)應(yīng)用奠定基礎(chǔ)，并降低鍋爐燃燒過程中的氮氧化物濃度。例如，在省煤器改造過程中，將原有結(jié)構(gòu)改變?yōu)樯?、下級省煤器結(jié)構(gòu)，并通過科學(xué)調(diào)整省煤器橫向節(jié)距，更換進(jìn)出口集箱，配置防磨罩等手段，降低煙氣對省煤器的影響，實(shí)現(xiàn)排煙溫度有效控制。在空氣預(yù)熱器改造過程中，為降低低溫空氣預(yù)熱器堵塞對鍋爐熱傳遞與空氣流通存在的影響，通過在預(yù)熱器下管箱配置一定規(guī)格的搪瓷管進(jìn)行問題處理，并控制SCR應(yīng)用下液態(tài)硫酸氫氨的產(chǎn)生。

（3）低氮燃燒技術(shù)與選擇性催化還原脫硝技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用會在一定程度上增加阻力，使原有引風(fēng)機(jī)無法滿足實(shí)際需求。對此，在鍋爐改造過程中，需根據(jù)實(shí)際情況更換風(fēng)機(jī)裝置，使用大功率風(fēng)機(jī)以保證鍋爐脫銷系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，并通過配置永磁調(diào)速裝置，進(jìn)行風(fēng)機(jī)余量再利用，提升鍋爐節(jié)能水平。

3 結(jié)論

燃煤鍋爐脫硝改造，是鍋爐產(chǎn)業(yè)落實(shí)“五大發(fā)展理念”，實(shí)施可持續(xù)化競爭發(fā)展的重要手段，在生態(tài)環(huán)境保護(hù)、產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益提升等方面發(fā)揮至關(guān)重要的作用。在燃煤鍋爐脫銷改造過程中，科學(xué)應(yīng)用聯(lián)合脫銷技術(shù)，可有效提升改造質(zhì)量，降低燃煤鍋爐氮氧化物排放量，達(dá)到有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與要求。對此，在燃煤鍋爐改造過程中，需立足實(shí)踐，促進(jìn)聯(lián)合脫銷技術(shù)的應(yīng)用與推廣，以促進(jìn)鍋爐及有關(guān)產(chǎn)業(yè)的優(yōu)化發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]呂佳威.聯(lián)合脫硝技術(shù)在燃煤鍋爐脫硝技術(shù)改造中的應(yīng)用[J].環(huán)境與發(fā)展，2018，30（06）：85+87.

[2]付玲，閔娜，王霄楠，宋獻(xiàn).聯(lián)合脫硝技術(shù)在某40噸燃?xì)忮仩t脫硝改造中的應(yīng)用[J].區(qū)域供熱，2017（04）：117-120.