烟气再循环技术在锅炉环保中的应用

烟气再循环技术在锅炉环保中的应用

赵凯

（身份证号码：37010219820109XXXX山东莱阳265200）

摘要：按照环保部门要求60t/h以上的燃煤锅炉要达到超低排放，即烟尘≤10mg/Nm³，氮氧化物≤100mg/Nm³，二氧化硫≤35mg/Nm³。当锅炉低负荷运行时，SNCR法脱硝工艺中尿素浆液在锅炉烟气转向室反应区温度达不到要求反应温度830-900℃，导致氮氧化物排放不达标；锅炉低负荷运行时过量空气系数大，氧含量较高造成上述排放指标折算浓度升高。本文针对此问题以75t/h循环流化床锅炉为例进行了研究分析，利用烟气再循环技术，提出了相应的改造处理方法，实现了氮氧化物达标排放。

前言：SNCR脱硝系统选用尿素为脱硝剂，可将氮氧化物原始浓度250mg/Nm³控制在200mg/Nm³以下，要实现氮氧化物≤100mg/Nm³可采用SNCR+锅炉分级燃烧、SNCR+氧化法工艺、SCR+SNCR工艺、SNCR+烟气再循环工艺，其中烟气再循环工艺改造成本及运行费用最低。本文介绍利用烟气再循环技术对锅炉烟气排放进行改造，锅炉含氧量下降1.5-2%，氮氧化物由120-160mg/Nm³，降至50-60mg/Nm³，减少60%，与SNCR脱硝工艺配合达到氮氧化物≤100mg/Nm³；提高了一次风的风温，有利于锅炉效率的提高。

一、烟气再循环技术的理论依据

1984年KenL.Maloney提出采用烟气再循环技术运用在锅炉系统上，可以使锅炉稳定运行而不增加过量空气系数，同时也抑制灰渣熔化结焦。系统过量空气减少量高达50%或者更多。过量空气系数较低时，排烟损失减少，节省了燃煤量，此外还减少NOx的生成，使得锅炉尾部烟气更加符合环保要求。由于采用烟气再循环，减少了三成或更多的飞灰排放量和排烟混浊度，这些也取决于再循环烟气在锅炉尾部的何处抽出。风机流量、排烟中的黑烟量、飞灰量以及炉膛压力都影响着锅炉的蒸发量，在采用烟气再循环后还可能增加出力。烟气流量和飞灰排放量都减少，这样就使得锅炉烟道及锅炉辅机（省煤器、除尘器和脱硫脱氮装置等）的规格均可适应更大的锅炉容量。综上所述，此型炉子煤种适应性广以及初投资低的优点增强其与煤粉炉和沸腾炉等应用较广泛的炉子的竞争能力。

1997年，JoaoBaltasar，Maria等，提出了一种基于实验以及数值模拟的研究方法，研究了烟气再循环条件下燃烧的效果特性和污染物的排放状况。实验研究是在一个小规模的实验室完成，基于数学模型，采用质量，动量和能量，输运方程进行数值求解。烟气的数据显示，采用烟气再循环，极大减少氮氧化物排放量，燃烧稳定的情况下，其减少量与CO和未燃烧烃排放量关系并不明显。

1998年Yamada等对工业粉炉进行燃烧试验的研究表明，采用烟气再循环进行富氧燃烧，02/C02气氛下系统中NOx的排放量与传统空气燃烧情况相比可降低到25%。

2011年，S.YAhn等以热力化学分析为基础，分析了流化床锅炉富氧燃烧技术采用烟气再循环以后NO在低温、低氧和多水蒸汽条件下发生了还原反应，大大减少了NO的排放量。

二、YG—75/3.82—M26循环流化床锅炉设计参数及改造方案

1、烟气量：单炉设计烟气量155000m3/h，单台除尘器处理烟气量180000m3/h，脱硫单塔处理烟气量360000m3/h。

2、锅炉设计原始参数指标：锅炉设计排烟温度140℃，锅炉煤种烟尘浓度≤7220mg/Nm3，氮氧化物浓度250mg/Nm3，二氧化硫浓度757mg/Nm3。

3、引风机型号为VR41-2650D/S1，容量190129m3/h，压头8664Pa，转数993r/min，配套电动机630kW，10000V。一次风机型号为VR41-2650D/S1，通过计算：利用引风机的压头风压，在引风机出口与一次风机进风口之间安装DN500的管道，长约50米。管道上安装调风门，用于调节再循环风量，不需要增压风机。引风机出口再循环风管的入口风温运行约为70-80℃，锅炉启动后再循环风投入运行，低负荷时可调节再循环风量的大小，调节氮氧化物的排放量。

4、烟气再循环改造的成本是联合脱硝或分级燃烧、氧化法脱硝工艺的20%，初投资成本节约。

三、烟气再循环改造后收益：

1、提高了一次风的风温，有利于锅炉效率的提高。

2、与SNCR脱硝工艺配合达到氮氧化物超低排放。

3、节能减排，受到当地环保部门的好评。

4、改造后烟气氧含量下降1.5-2%。氮氧化物由120-160mg/Nm3，降至50-60mg/Nmm3，减少60%。

5、实际运行数据为使用相同的尿素量，氮氧化物指标由200mg/Nm3下降为100mg/Nm3，下降50%。

结束语

实际运行中原脱硝系统与烟气循环改造后的系统收益是无法匹敌的，原系统就算加入两倍甚至更多的脱硝剂，对氮氧化物指标的下降是不起任何作用的，但是采用烟气再循环，改变烟气量，降低烟气含氧量，从整个系统上实现了氮氧化物指标的降低，故烟气再循环改造是在原系统上的技术革新，解决了氮氧化物超标问题，实现超低排放。