试析燃煤工业锅炉烟气湿法脱硫脱硝技术要点

试析燃煤工业锅炉烟气湿法脱硫脱硝技术要点

赵梁

（青海省宁北发电有限责任公司唐湖分公司810200）

摘要：在过去几年里，随着我国经济的迅速发展和工业化水平的显著提高，能源消耗造成的环境污染更为严重，大气烟雾、降雨、温室效应和臭氧层的破坏已成为主要环境污染问题因素。近几年来环境污染由于氮的氧化物（包括N20、No、NO2、N02和N203等）的出现，导致了空气污染严重，降雨和温室效应逐渐增多。其中包括烟尘、二氧化硫和氧化氮等危险物质均能引起大气污染。本文研究燃煤工业锅炉烟气湿法脱硫脱硝技术要点，根据燃煤工业系统锅炉的基本参数和运行状况，分析脱硝过程以及方法，实现综合性脱销改造研究。

关键词：燃煤工业锅炉；烟气湿法；脱硫脱硝技术

在我国，诸如二氧化硫和氧化氮等危险气体主要是通过燃煤排放，大约三分之二的电力生产来自使用煤炭工厂，而新燃料的开发则主要依靠煤炭发电。随着环保技术的出现，我国对于工厂的空气污染物排放标准正在逐步提高重视。

一、脱硫脱硝技术分类

(一)低氮燃烧技术(LNB)

低氮燃烧是控制煤炭锅炉中氧化氮排放的首选办法。现代低氧化氮燃烧是煤炭、粉尘系统、燃烧器、空气分类技术等方法的组合，低NOx燃烧器和空气分类技术占主导地位，它们将炉的温度、环境和燃烧寿命结合起来，以便在低氧条件下，形成碳粉初步、密集和快速燃烧。在美国广泛使用的原NOXO中，美国引进了环状燃烧技术，在不同阶段有四个重大变化，从中央风向的初始高温氧气燃烧到COM。目前，除了拥有低氮燃烧技术的三个主要锅炉厂外，中国哈工大、国电科环、西安热工院等公司也拥有自主知识产权的低氮燃烧技术。

(二)选择性催化还原脱硝技术(SCR)

在现有的脱硝技术中，选择性催化还原（SCR）是最有效和最先进的技术，1975年，SCR技术首次引入日本的Shimoneski工厂，随后在日本、欧洲和美国广泛应用。选择性催化还原（SCR）具有相当高的性能，包括能够改造旧的燃煤涡轮机。

(三)选择性非催化还原脱硝技术(SNCR)

虽然SNCR技术非常完善，但与SCR相比，反硝化效率有很多局限性。然而，低成本、低维护成本使其在小容量电场中得到了广泛的应用。SNCR技术在美国得到了广泛的应用，在我国少数电厂也得到了广泛的应用。这些机组采用烟煤完善的低氮燃烧技术，使炉膛出口氮氧化物浓度约为300-400mg/Nm3。结合SNCR装置，氮氧化物排放控制在200-260mg/Nm3，仅适用于低排放要求的标准。

(四)混合型烟气脱硝(SNCR/SCR）

混合型就是SNCR与SCR结合使用，SNCR承担脱硝和提供NH3的双重功能，利用SCR技术用NH:将氮氧化物进行还原，进而提高最终脱硝效率。该混合技术的经济性和最终的效率决定了它特定的使用范围。2012年末，我国安装脱硝设备的机组总容量达到了230000MW，其中SCR技术约占98%,SNCR技术约占2%,SCR脱硝技术成为国内外的主要技术[1]。

二、燃煤工业锅炉烟气湿法脱硫脱硝技术要点

（一）燃烧控制技术要点

低NOx燃烧是一种燃烧控制技术，其基础是NOx生成机制，通过限制燃烧过程中产生NOx的条件来控制NOx的排放。当产生NOx时，燃烧区温度和过量空气决定NOx的产生。因此，在NOx燃烧控制过程中，可以通过控制两个变量来实现NOx的产生，但应考虑到燃烧的经济性。该技术是低NOx燃烧技术的主要技术，可通过调整通风系统进行多重通风。此外，通过调整燃烧区的风来控制NOx的生产，以确保进入燃烧区的燃料与阻燃剂混合。

（二）SCR法技术要点

SCR技术可实现90%以上的脱硝效率，操作结构简单，不会产生污染物，对环境无害，因此被广泛用作国际脱销的主要技术。催化作用是SCR工艺的核心。催化系统是一个由NH3喷嘴和粉煤灰组成的吹风设备，烟气通过烟囱进入一个装有催化剂的SCR反应堆，并在催化剂表面发生NH3与N2O的催化还原作用。整个SCR系统及其设计和选择是根据燃烧气体的条件和成分确定的，影响其设计的三个因素是NOx排放率、NH3渗漏率和催化剂数量。锅炉烟气与氨通过催化作用，实现NOx还原。反应产生的NH4HSO4具有一定的粘性，在反应过程中，催化剂在排放中的作用形成一个薄膜，降低了催化剂的催化作用，最终导致其失活。此外，该物质在进入SCR设施的底部时可能会导致设备的底部出现腐蚀。因此，在反应的过程中必须减小空气通道的有效流通范围，增加对烟气流通的抵抗力。

（三）SNCR法技术要点

在某些操作中，使用液氨的风险较高。因此在SNCR的过程中也经常使用尿素进行还原，主要表现在以下几类系统中。

（1）原材料制备系统：该系统主要用于储存诸如尿素溶液等原材料，其功能是储存、配置和尿素溶液等原材料的预处理。

（2）炉前喷射系统：根据最佳的反应温度，在适当温度范围内配备了各种不同的喷射层，每一层都有若干个喷射器，从而能够适当混合尿素和烟气。

（3）控制系统：监测上述应对程序及其后的应对程序。

炉膛的还原反应需要高温，温度从950℃到1050℃不等，因此需要对喷射点进行有效控制。炉膛环境的复杂性可能导致温度不平衡，转化率就会降低，此时NH3的温度超过1100℃时会氧化成一氧化氮。该技术的优点是成本低，是SCR成本的20%至30%，脱硝效果达到30%。但该技术无法应用催化剂，因此无法提升二氧化硫的转化率，此外，很可能导致大量设备的进一步腐蚀。液态氨通常被用作催化剂进行反应，尽管该方法成本较高，但采用SCR方法的效果更好[2]。

结论：

目前，许多成熟的脱硝技术在国内外都得到了开发和推广，并在实践中得到广泛应用。我国在实际应用脱硝技术方面取得了很大进展，但仍然存一定问题，例如，催化剂生产技术尚未成熟等。随着越来越高的环保要求，我国的燃煤工厂将面临更大的挑战。因此，在生产过程中，必须考虑提高其效率和经济效益，确保技术能够更好满足生产要求。

参考文献：

[1]上海石化循环流化床锅炉脱销系统改造的设计与实施[D].柳振.华东理工大学2016

[2]罗氏脱硫脱硝法在工业锅炉窑炉烟气治理中的实践[J].罗坚.冶金标准化与质量.2016(02)