中小型循环流化床锅炉烟气脱硝技术探析

凌绍华　景长勇　张立娟

摘要：本文对烟气脱硝技术在中小型燃煤循环流化床锅炉的适用情况进行分析与讨论。以65T/H燃煤循环流化床锅炉为例，研究中小型燃煤循环流化床锅炉SNCR烟气脱硝工艺技术方案，并对中小型燃煤循环流化床锅炉SNCR烟气脱硝技术的经济效益及环境效益进行分析。

关键词：中小型循环流化床锅炉；烟气脱硝；SNCR

中图分类号：X511 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2016）04-0039-03

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2016.04.008

Abstract：In this paper， flue gas denitration technology in the application of small and medium sized coal-fired CFB（Circulating Fluidized Bed） boilers are analyzed and discussed.To 65t/h CFB boiler， study small and medium sized coal-fired CFB boilers flue gas SNCR denitration technology solutions， and analyzes economic and environmental benefits for small and medium sized coal-fired CFB boilers flue gas SNCR denitration technology.

Keywords：Small and medium sized CFB boilers；Flue gas denitration； SNCR

前言

当前我国区域性大气环境问题突出，部分区域雾霾现象突出，复合型大气污染日益突出。燃煤锅炉是主要污染源之一，随着我国对大气污染控制的加强，很多燃煤电站锅炉都已安装SCR或SCR-SNCR联合脱硝装置，但中小型燃煤工业锅炉尚未开展有效的氮氧化物排放控制工作。随着《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271-2014）的颁布实施，中小型燃煤工业锅炉将分期执行烟气NOx浓度限值要求。因此控制中小型燃煤工业锅炉NOx污染已势在必行。循环流化床锅炉（CFB）在中小型燃煤工业锅炉领域已得到广泛应用。本文对中小型燃煤循环流化床锅炉（CFB）烟气脱硝技术进行分析讨论，研究中小型燃煤循环流化床锅炉SNCR烟气脱硝技术方案，并对其经济效益及环境效益进行分析。

1 燃煤锅炉烟气脱硝技术

燃煤锅炉烟气脱硝技术有燃烧中脱硝技术及燃烧后烟气脱硝技术。燃烧中脱硝技术即低NOx燃烧技术，包括低氮燃烧器、空气分级燃烧、燃料分级燃烧等技术。采用燃烧中脱硝技术，工程投资、运行费用较低，但脱硝效率较低，达不到环保要求。而燃烧后烟气脱硝技术，目前比较常见的有选择性非催化还原（SNCR）脱硝、选择性催化还原（SCR）脱硝及SNCR-SCR 联合脱硝技术。

1.1 选择性非催化还原技术（ SNCR）

SNCR脱硝技术是在没有催化剂的作用下，向合适温度区域（850-1050℃）的炉膛区域中喷入还原剂（氨水或尿素），喷入的还原剂有选择性的与NOX反应，生成无污染的N2和H2O[1-3]。SNCR应用于大型燃煤锅炉时脱硝效率较低，但对于中小型燃煤锅炉，由于炉膛尺寸较小，还原剂与烟气混合较均匀，可取得较高的脱硝效率。

1.2 选择性催化还原技术（ SCR）

SCR脱硝技术是在催化剂的作用下，在适当温度区域（320-400℃），还原剂有选择性与烟气中的NOX发生反应，生成无毒、无污染的N2和H2O[4-5]。作为SCR的还原剂有液氨、尿素、氨水。采用SCR脱硝效率可达到80%-90%，但工程投资及运行费用较高。

1.3 SNCR-SCR联合脱硝技术

SNCR-SCR 联合脱硝技术是将SNCR技术与SCR技术联合应用， 即在锅炉炉膛合适温度区域喷入还原剂，还原剂与NOX发生选择性非催化还原反应（SNCR），生成N2和H2O。然后，过量的NH3与烟气一起进入后面的SCR反应器，在催化剂的作用下，与烟气中的NOX发生选择性催化还原反应（SCR），进一步脱氮[6]。采用此工艺可减少催化剂的用量，工程投资及运行费用较SCR低，同时脱硝效率也可达到80%以上。

1.4 三种脱硝技术比较

SNCR技术、SCR技术及SNCR-SCR 联合脱硝技术的工艺对比情况见表1。

根据以上三种工艺的对比情况可以看出，采用SNCR技术工程投资最低、运行费用最少，是中小型燃煤循环流化床锅炉优先考虑采用的脱硝技术。

2 中小型燃煤锅炉烟气SNCR 脱硝技术方案

以65T/H循环流化床锅炉为例，中小型燃煤循环流化床锅炉烟气SNCR工艺系统主要由氨水制备及输送系统、氨水分配调节系统、雾化介质分配调节系统、喷氨系统、PLC控制系统以及烟气在线检测系统等组成。其流程如图2所示：

氨水和软化水分别由两个独立管路进入氨水混合制备系统，将浓氨水配制成16%的稀氨水。混合后的稀氨水通过供氨泵及相应管路输送至氨水分配调节系统，每个氨水支管路均单独配置流量计、电动阀，各个支路的氨水流量通过控制系统进行独立控制，以实现各支路氨水流量的精确控制。在锅炉炉膛上部及旋风分离器入口等区域的适当位置分层布置12支氨水喷枪，氨水喷枪采用耐高温材质，氨水雾化介质采用压缩空气。通过独特的设计结构，氨水经雾化后可达到理想的雾化效果。在燃煤锅炉出口烟道设有NOx、NH3在线检测装置，并将NOx、NH3在线检测数值与喷氨系统联锁。通过在线检测NOx及NH3的排放值，利用反馈系统，及时调整喷氨量，在保证脱硝效率前提下减少系统运行成本，同时避免过量喷氨造成的二次污染。

3 经济及环境效益分析

以65T/H循环流化床锅炉为例，设计烟气处理量为16×104m3/h，烟气中的NOx初始排放浓度为400 mg/m3，系统脱硝效率为60%。

3.1 经济效益分析

运行费用主要是项目材料与动力消耗，包括氨水、软化水、压缩空气及电力消耗。各种费用的运行成本见表2。

如上表所示，该锅炉SNCR脱硝系统总运行成本为99.73万元/年（该锅炉为65t/h，每年以330天生产日计）。

3.2 环境效益分析

该工程投入运行后，脱硝效率可达到60%，每年减少氮氧化物排放约304吨，可有效改善锅炉企业所在地的大气环境，环境效益及社会效益显著。

4 结论

选择性非催化还原法（SNCR）是适合中小型燃煤锅炉烟气的脱硝治理技术，中小型燃煤锅炉烟气采用SNCR脱硝治理后，可达到《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271-2014）的要求，同时可实现中小型燃煤锅炉烟气脱硝系统工程投资及运行费用经济合理、环境效益明显的目标。

参考文献

[1]陈进生.火电厂烟气脱硝技术[M].北京：中国电力出版社，2008，18-20.

[2]路涛，贾双燕，李晓芸.关于烟气脱硝SNCR工艺及其技术经济分析[J].现代电力，2004，21（1）：17-22.

[3]孙克勤，韩祥.燃煤电厂烟气脱硝设备及运行[M].北京：中国机械出版社，2011：20-22.

[4]段传和，夏怀祥.燃煤电站SCR烟气脱硝工程技术[M].北京：中国电力出版社，2009：19-21.

[5]杨冬，徐鸿.SCR烟气脱硝技术及其在燃煤电厂的应用[J].电力环境与保护，2007，23（1）：49-51.

[6]蔡小峰，李晓芸.SNCR-SCR烟气脱硝技术及其应用[J].电力环境保护，2008，24（3）：26-29.

收稿日期：2016-07-05

基金项目：秦皇岛市科学技术研究与发展计划项目（201401A233）

作者简介：凌绍华（1972—），男，福建省莆田市人，硕士，高级工程师，主要从事大气与水污染控制技术研究.