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1、循環流化床鍋爐脫硝改造方案分析 摘要 本文對循環流化床鍋爐脫硝改造的問題進行了研究，通過對SCR、SNCR、LNB+SNCR 三種脫硝技術進行利弊對比，另外通過液氨、氨水、尿素在脫硝系統中作為反應劑時的優缺點進行了對比，并結合實際工作經驗，最終確定循環流化床鍋爐的脫硝改造方案最優為SNCR 脫硝技術，還原劑為尿素。 關鍵詞 循環流化床鍋爐；脫硝改造；SNCR；氮氧化物；液氨 1 概述 循環流化床鍋爐是一種高效、低污染的節能產品，近些年在國內得到迅速推廣與發展，具有燃燒效率較高、煤種適應性廣、負荷調節范圍大、低污染等優點。NOx 是造成大氣污染的主要污染源之一,火電廠生產過程中產生的大量的氮氧化2、物直接排放到大氣當中，嚴重污染了大氣。循環流化床鍋爐在電廠生產過程中即使不采用任何其他的脫硝技術，也可以將NOx 降低到150-350/m3，但面對現在越來越嚴格的環保要求，其自身具備的低污染特性儼然已不能滿足，還需要對循環流化床鍋爐進行脫硝改造。 通常降低NOx 的排放，需要兩個方面入手。 第一，燃燒過程中控制NOx 的產生，即低NOx 燃燒技術；第二，把已經產生的NOx 轉化成不會對大氣造成污染的物質，即煙氣脫硝技術。循環流化床鍋爐可以實現低氧、低溫燃燒，它本身就具備低NOx 燃燒的優越性能，再輔之以煙氣脫硝，想必會產生非常好的脫硝效果。 2 選擇適合循環流化床鍋爐的脫硝工藝 2.1 選擇3、性非催化還原法（SNCR） SNCR 技術，在800-1200益的環境中噴入含氮反應劑到煙氣中，將NOx 還原，生成水和氮氣，沒有新的污染物產生。由于在一定的溫度范圍內，有氧參與的情況下，含氮反應劑對NOx 的還原在所有化學反應中占主導，表現出選擇性，因此被稱為選擇性非催化還原。SNCR 在實驗室里NOx 脫出率可以達到90%以上。應用在生產中的大型鍋爐上，短期試運期間能達到75%的脫出率，長期生產過程中一般能達到25%-40%。 首先，此工藝可選還原劑多，運行費用低，原理簡單，硬件工藝成熟，對溫度依賴性強。對于溫度的依賴性較強的問題，循環硫化床鍋爐剛好可以滿足其對溫度的要求。 其次，循環流化4、床鍋爐本身就具備低NOx 燃燒的優越性能，在此基礎上選擇造價低、運行費用低的SNCR 技術即可將NOx 濃度降至100N/m3 以下乃至更低，滿足國標要求。 2.2 選擇性催化還原法（SCR） SCR 化學原理與SNCR 法相同，只是比后者多了催化劑及催化系統。在使用催化劑的情況下，在200益-400益環境內便可脫出NOx，這樣還原氮劑就不會與煙氣中大量氧氣反應，因此而得名。在生產應用中SCR 技術成熟，脫硝效率高，其可達80%-90%的NOx 脫出率表現很好。但缺點也很多，例如占地面積大，初建費用高，運行費用高，而且催化劑在使用一段時間后會老化，須定期更換，催化劑氮氨摩爾比超標時時會造成浪費5、，并與SO3 反應生成硫酸氫銨，是造成下游設備堵塞的主要原因。 2.3 低氮燃燒器+選擇性非催化還原法（LNB+SNCR） 煤粉鍋爐改造的時候，把以前的燃燒器全部換成低氮燃燒器，在低氮燃燒器的上方布置了幾層燃盡風，風口可以垂直擺動和水平擺動，煤粉通過噴嘴進入燃燒區，在燃燒區形成了兩個火焰區，一個一次火焰區即主燃區，一個二次火焰區。低氮燃燒器的機理主要是：在主燃區缺氧燃燒，因為NOx 的生成基本就是燃料的著火階段產生的，缺氧燃燒會抑制NOx 的生成，同時缺氧燃燒還會降低燃燒區的溫度，同樣會抑制NOx 的生成。為了使燃料充分燃盡，在燃燒階段送入大量風，因為燃燒階段NOx 的生成相對少。此方法多用在6、煤粉爐上。此燃燒器所能實現的功能基本上就是循環流化床鍋爐所具有的，循環流化床鍋爐分級送風、分級燃燒基本上能實現低NOx 燃燒，所以在循環流化床鍋爐的基礎之上加入SNCR 技術，就相當于實現了LNB+SNCR 技術。 2.4 小結 目前被實踐應用過的脫硝技術有好幾種，但技術相對成熟的就是SNCR 與SCR 技術。 在循環硫化床鍋爐脫硝改造工藝的選擇上，SCR 脫硝系統雖然可以達到很高的脫硝效率，但是催化劑的使用帶來了運行成本的增加，并且使用壽命相對短，所以并沒有得到廣泛的推廣應用；SNCR 效率雖不高，但系統簡單，設備要求也不高，占地面積小，初投費用不高，因為不使用催化劑，所以不會出現類似于SC7、R 系統中的反應器堵塞和壓力損失等問題。同時由于此種鍋爐本身可以實現低NOx 燃燒能力，就相當于煤粉爐常用的LNB+SNCR，所以循環流化床鍋爐脫硝改造選擇SNCR 技術再適合不過了。 3 選擇性非催化還原法淵SNCR冤煙氣脫硝工藝的原理 選擇性非催化還原法煙氣脫硝技術，不需要催化劑的參與，使用還原劑與煙氣中的氮氧化物反應生成無害的氮氣和水的一種脫硝方法。該方法首先要在旋風分離器入口或爐膛出口等適合的溫度區域（830-1000益）噴入含有氨基的還原劑。還原劑在高溫下分解為氨（NH3），氨與煙氣中的氮氧化物（NOX）進行還原反應生成氮氣和水。該技術施工工期短，它是以爐膛或尾部煙道為反應器，不需要8、增加反應器和催化劑。現在應用最多的是氨氣和尿素，早些年應用較多的還有液氨。 3.1 應用尿素時的反應 若溫度高于1150益,NH3 則會被氧化為NO，反應式為： 3.2 應用氨時的反應有氧參與： 無氧參與： 還原劑的反應效率最高的溫度范圍即溫度窗。按經驗最佳溫度區為830-1000益。若反應溫度過高，氨會分解使NOX 還原率降低；另外，若反應溫度低，反應速度變慢，于是NH3 反應不完全，氨的逃逸增加，產生新的污染物。 4 三種脫硝系統的選擇 4.1 應用尿素的脫硝工藝流程 尿素顆粒寅溶解箱（除鹽水溶解，蒸汽加熱）寅稀釋水箱（稀釋水泵來水）寅計量分配寅噴射器（壓縮空氣來冷卻、流化風來冷卻）寅鍋爐9、分離器。 此系統當液氨噴入鍋爐后馬上揮發成氣體，不會產生爐壁腐蝕或濕壁，儲罐容積也不大，但易燃易爆，毒性、腐蝕性強。其脫硝效率高，氨逃逸少，但系統復雜。 4.2 應用氨水的脫硝工藝流程 卸料壓縮機寅儲存罐寅蒸發器（根據需要加入）寅流量控制器寅混合氣（與稀釋風機來壓縮空氣混合）寅煙氣。 此系統可直接將氨水噴入分離器內，加熱蒸發器可以省略，但若必須以氣態形式噴入，則需要加熱汽化。氨水腐蝕、揮發性強，不過運輸儲存及處理容易，工程造價低，而且液態噴射穿透能力強于氣態。 4.3 應用尿素的脫硝工藝流程 尿素顆粒寅溶解箱（除鹽水溶解，蒸汽加熱）寅稀釋水箱（稀釋水泵來水）寅計量分配寅噴射器（壓縮空氣來冷卻、10、流化風來冷卻）寅鍋爐分離器。 此系統須將除鹽水加熱到30益以上，尿素才會溶解完全，運行中保證溶液溫度不低于結晶溫度16.7益。因氨逃逸率高，脫硝效率低，但安全性是最高的，所以對于電廠這種重要生產區域應優先選擇尿素脫硝。 4.4 綜合對比 由于尿素在運行、建設成本適中，系統占地面積相對小，其次其理化性能穩定，可滿足現在電力生產企業在安全方面的較高要求，雖然脫硝效率低，但對于循環流化床鍋爐來說，已經可以很好地滿足要求。 5 結論 綜上所述，循環流化床鍋爐在脫硝改造中，由于本身具有其他爐型所不具備的優點，可實現低溫和低NOx 燃燒。且反應時間充分，采用SNCR 煙氣脫硝技術很適合，兩者結合可大大降低NOx 的排放，減少大氣污染，滿足國標要求的脫硝效率。脫硝工藝的選擇原則中對環保、安全、可靠性、成本等有嚴格的規定，尿素脫硝系統完全滿足要求，雖然尿素的氨逃逸率高會造成脫硝效率下降，但滿足循環流化床鍋爐已經綽綽有余了，所以尿素比較適合應用在循環流化床鍋爐脫硝改造中作為反應劑。 參考文獻 1周小博.循環流化床鍋爐脫硝問題的研究J.科技信息，2013（7）. 2姜彩生，郝薛剛.循環流化床鍋爐脫硝系統運行情況分析J.全國發電技術協作網. 3曹振華，楊慶華.SNCR 脫硝技術在循環流化床鍋爐上的工程實踐D.道客巴巴在線文檔分享平臺. 4云南大唐國際紅河發電有限責任公司脫硝運行規程.