循环流化床锅炉超净排放烟气脱硝技术改造探讨

摘要：火电厂工作的过程中会产生大量NOx对大气造成污染，这些氮氧化物的排放严重污染了大气。目前循环流化床锅炉仅生产过程中就将NOx降低到150～350㎎/m3，但面对日益严格的环保要求，其自身具备的低污染特点不足以满足要求。文章对循环流化床锅炉超净排放烟气脱硝技术改造进行了探讨。

关键词：循环硫化床锅炉；烟气脱硝技术；超净排放；火电厂；氮氧化物 文献标识码：A

中图分类号：X701 文章编号：1009-2374（2016）07-0032-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.07.016

由于循环流化床具有燃烧效率高、排放低、污染小、运行安全、成本少等重要优点，被国内外广泛应用。根据最新发布的《火电厂大气污染排放标准》，旧有的循环流化床锅炉达不到新标准的环保指标。针对这个问题，本文对现有循环硫化床锅炉技术中的不足之处进行探讨，提出了如下改造方案：采用SNCR/SCR结合使用的工艺脱硝技术。结合使用后，大大提高了氮氧化物的脱除效率，最终可以满足新环保标准的要求。

1 循环硫化床锅炉技术概述

面对日益严格的环保需求，需对循环流化床锅炉采用脱硝手段，降低NOx排放需要从两方面开始：（1）从来源上控制NOx的产生，即改进NOx燃烧技术；（2）NOx已经生成，需要改造这种对大气造成污染的物质，就要用到烟气脱硝技术。循环流化床锅炉具有低污染、低成本、低消耗的特点，是降低NOx的首选技术。

2 选择合适的循环流化床锅炉的脱硝工艺

目前被广泛应用过的脱硝技术有许多种，但技术相对成熟的就是SNCR与SCR技术。下文对这两种技术和两种技术的组合及其优缺点进行详细探究。

2.1 选择性非催化还原法（SNCR）技术

在温度达到800℃～1200℃的环境烟气中加入含氮反应剂，会将NOx还原成水和氮气，没有其他新的污染物产生。SNCR脱硝工艺在实验室里NOx脱出率高达90%；而在生产中的大型锅炉上，短期生产运行能达到75%的脱出率；长期生产过程中一般能达到25%～40%。这种工艺具有还原剂来源广泛、造价和运行成本低、操作简单、工艺成熟的特征，此外它还有依赖温度的问题，但是使用循环流化床锅炉刚好解决其对温度的需求这一问题。此外，由于循环流化床锅炉本身就具备低NOx燃烧的优越性能，在此前提下选择造价费用低、运行费用低的SNCR技术，可达到把NOx浓度降至100㎎N/m3以下甚至更低的目的。

2.2 选择性催化还原法（SCR）技术

SCR和SNCR的化学原理是相同的，只是SNCR比SCR多添加了催化剂，因此需要配备催化系统。在加入了催化剂的条件下，只需温度范围在200℃～400℃的环境便可脱出NOx，这种温度条件下反应的好处就是，还原氮剂不会与烟气中氧气发生反应。在生产应用中SCR技术成熟，脱硝效率高，其可达80%～90%的NOx脱出率表现很好。该技术是以炉膛或尾部烟道作为反应器，不需要增加额外反应容器以及催化剂，大大缩短了施工工期。目前广泛应用的是氨气和尿素，而尿素比较适合应用在循环流化床锅炉脱硝改造中作为反应剂。但这种工艺也有许多缺点，比如占地面积多、建设成本和运行费用高，此外，由于催化剂在使用一段时间后会失去效用，因此要定期更换，这不仅会浪费催化剂，并且催化剂中的氮氨摩尔比超标时可与SO3反应生成不溶性物质硫酸氢铵，容易造成管道设备堵塞。

2.3 （SNCR+SCR）联合工艺技术

此工艺综合SNCR的低成本和SCR高效率的特点并能充分利用SNCR逃逸的氨气，发挥两者结合的优势。这种结合SNCR和SCR技术进行脱硝流程为：先将还原剂加入炉膛，在高温条件下，还原剂和排出的烟气中的氮氧化物发生还原反应，这是脱硝的第一步；为了能充分利用剩余未反应完全的还原剂，将剩余的还原剂混合物投入处在省煤器和预器之间的SCR反应器，这时加入催化剂利用催化反应进一步脱除氮氧化物。SNCR的脱除效率并不是很高，但研究人员采用延长还原剂在系统内的停留时间的方法，尽可能提高与烟气的混合程度，以提高脱硝率，最终脱硝率超过了70%。（SNCR+SCR）混合工艺初期成本费用与只使用SCR工艺差距不大，但还原剂的耗量远高于SCR工艺，因此应用不是很广泛。但对于重点控制区的电厂，氮氧化物按照100mg/Nm3控制，这时（SNCR+SCR）联合工艺技术是非常良好的使用方案。但是这种方案也有一定的缺点、对部分燃烧生物质的循环流化床锅炉，锅炉燃烧温度达不到，烟气中含有许多SCR催化剂的有毒性物质，这时采用SNCR或SCR技术进行烟气脱硝就不合适了，否则甚至会造成二次污染。

3 脱硝总体要求

3.1 建设（SNCR+SCR）联合工艺脱硝设备

脱硝装置所需要的系统应满足如下要求：（1）在对燃用设计及校验煤种时，脱硝系统的环保指数必须达到环保总局标准；（2）使用先进、成熟、可靠的技术，建设费用要经济合理，易于运行维护；（3）所有的设备和材料必须是全新的、完整的；（4）尽可能减少运行成本；（5）方便员工观察、巡视以及维护；（6）尽可能减少运行人员数量，提高资源利用率；（7）保证设备的稳定性和人员人身安全；（8）节省能源、水和原材料。

3.2 脱硝装置及其配置的设备

脱硝装置及其配置的设备应满足如下要求：（1）确保脱硝装置处于闭合状态，保证装置的密封性，防止烟气泄漏到大气中；（2）脱硝系统应能在锅炉60%～110%工况之间的任何负荷持续安全运行。脱硝装置能快速启动投入，在负荷调整时具有良好的适应性，在运行条件下能可靠和稳定地连续运行；（3）确保脱硝装置检修时间间隔应与机组的要求统一，不增加机组的额外的维护和检修时间；（4）在设计上留有足够的通道，包括施工、检修需要的吊装及运输通道。

4 性能测试

对循环流化床锅炉脱硝工艺进行性能测试，检验最终结果是否达到国家、行业有关标准、规范和合同技术要求。脱硝系统装备的设计、建造、安装、测试、试运行等应符合相关的中国规范及标准。SNCR/SCR联合工艺系统设计、初建、供货、测试、试验及检查、试运行、考核并交付等应符合相关的中国法律及规范。

以下为性能测试内容：（1）NOx总脱硝效率，排放值；（2）SNCR脱硝效率；（3）SCR脱硝效率；（4）氨水的消耗量；（5）消耗（水、电、气）；（6）氨逃逸率；（7）系统压力损失；（8）SO2/SO3转化率小于1%。

5 结语

从全文来看，由于循环流化床锅炉本身具有其他炉型所不具备的优点，在脱硝改造中，可实现低温和低NOx燃烧、反应充分，脱硝效率高。通过对SCR、SNCR、LNB+SNCR三种脱硝技术优缺点的比较，结合实际应用性能检测得出数据，发现结合SCR和SNCR的烟气脱硝技术方案减少了NOx的排放，最终确定循环流化床锅炉超净排放烟气（SNCR+SCR）脱硝改造技术的良好适用性。

参考文献

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[2] 朱劲松，董志乾，郑天阳，等.300MW循环流化床锅炉脱硫脱硝特性分析[J].节能与环保，2007，（3）.

[3] 冯俊凯，岳光溪，吕俊复.循环流化床燃烧锅炉[M].北京：中国电力出版社，2013.

作者简介：何进崇（1967-），男，广西钦州人，广州恒运东区热力有限公司化工工程师，研究方向：环保。

（责任编辑：黄银芳）