链条炉NOX减排可行方案分析

许珊珊，尹海滨

（江苏科行环保科技有限公司，江苏 盐城 224051）

链条炉NOX减排可行方案分析

许珊珊，尹海滨

（江苏科行环保科技有限公司，江苏 盐城 224051）

结合链条炉锅炉的特点和运行情况，以及成熟的烟气脱硝技术，从脱硝技术特点、应用条件、性价比和运行成本等方面进行了对比分析，确定适合链条炉锅炉的可行脱硝技术方案，并提出了应用建议。

链条炉；烟气脱硝；氮氧化物；选择性催化还原法（SCR）

1 引言

随着环保标准的逐渐严格，烟气脱硝技术在行业间普及，工业锅炉面临环保改造需求。链条炉是我国工业锅炉燃烧设备的主要炉型，约占工业锅炉总量的60%。链条锅炉常在城镇居民集中区使用，且多为低空排放，排放的污染物难以集中处理，对周围环境，特别是城镇环境污染尤为严重。而NOx的污染危害日渐凸显，因此经济有效地降低链条锅炉NOx排放，对减轻大气污染具有重要意义。链条炉脱硝也将面临较大市场需求。

近年来，国家和一些省市出台了众多有关大气污染物排放的标准及政策，其中《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271-2014）规定，自2014年7月1日起，新建锅炉NOx浓度排放限值为300mg/Nm3；重点地区锅炉NOx浓度排放限值为200mg/Nm3；《山东省区域性大气污染物综合排放标准》（DB37/2376-2013）规定，燃煤锅炉自2017年1月1日起新建锅炉执行重点区域NOx排放浓度≤100mg/Nm3，一般控制区域为≤200mg/Nm3。从以上标准可看出，随着国家和地方标准的不断趋严，工业锅炉的排放标准或将逐步靠近≤100mg/Nm3。

链条炉是机械化程度较高的一种层燃炉，具有燃烧工况稳定、热效率较高、操作方便、工人劳动强度低、烟尘排放浓度较低的特点。其属于单面着火方式，运行时燃料无自身扰动，沿炉排长度方向燃料层有明显的分区。本文以大多用于工业和集中供热采暖上的双锅筒横置式链条炉排锅炉（简称SHL锅炉）为例，结合当前链条炉锅炉的特点和运行情况，以及成熟的烟气脱硝技术，从技术特点、应用条件、性价比和运行成本等方面进行了对比分析，确定适合链条炉锅炉的可行脱硝技术方案，并提出了脱硝技术的应用建议。

2 SHL型锅炉的基本结构和特点及排放现状

双锅筒横置式链条炉的主要部件组成如下图所示。

SHL型锅炉结构图

SHL型锅炉的前部由水冷壁组成炉膛，并由前后水冷壁构成前后水冷拱，上下锅筒之间设置对流管束，管束设有横向隔板，使烟气横向冲刷流动，锅炉尾部布置省煤器和空气预热器。燃烧设备采用鳞片式链条炉排，分仓室通风结构，调节灵敏。

SHL型锅炉的特点有：1）锅炉水容量大，适应负荷变化能力强，升温快，热效率高，占地小；2）炉排采用链条，运行可靠性极大提高，适用煤种广；3）锅炉前后炉拱可采用浇筑方式，密封性能好，着火条件改善，环保节能，燃烧强烈；4）自动化程度高，运行平稳，安全可靠，使用寿命长；5）锅炉广泛应用于工矿企业及集中生活供热的领域。

由于链条炉采用层燃式燃烧，炉膛温度较低，正常在650℃～850℃，粉尘浓度为10～15g/Nm3，S根据煤含硫量在1200～3000mg/Nm3，NOx初始浓度在300～400mg/Nm3，锅炉排烟温度在160℃左右，氧含量在10%～14%（基准氧9%）。某厂20t/h链条炉的运行参数见表1。

表1 某厂SHL链条炉烟气参数

3 SHL型锅炉NOx减排技术比选

国内目前较为成熟的脱硝技术主要有：低氮燃烧、选择性非催化剂还原技术（SNCR）、选择性催化还原技术（SCR）、臭氧氧化脱硝（脱硫脱硝一体化）技术等。各技术原理及优缺点如下。

（1）低氮燃烧技术

该技术通过调整区域燃烧空气过量系数，设置还原区和燃尽区，实现抑制NOx的生成和对已生产NOx的自还原，又保证燃料燃尽效率的一种低成本节能环保技术。在链条炉的低氮燃烧改造中，较可行的是热风循环技术。优点：投资运行成本低、系统简单、改造容易。缺点：锅炉密封性差，空气过量系数波动大，较难建立还原区；脱硝效率低（约10%）；对锅炉操作要求高；运行维护难度较大。

（2）SNCR技术

是一种成熟的商业性NOx控制处理技术。SNCR方法主要在800℃～1100℃将含氨的化学剂喷入烟气中，将NOx还原生成氮气和水。若采用氨水为还原剂，在反应温度800℃～950℃，脱硝效率可达20%～50%。优点：脱硝效率中等，投资较小、工期短。缺点：温度对脱硝效率的有显著影响，温度偏低，SNCR将基本无效果；链条炉内有效反应时间较短，喷氨较难均匀，脱硝效率不稳定。

（3）SCR技术

在合适的温度下，烟气中的NOx与喷入的氨基还原剂混合，在反应器中催化剂的作用下，NOx被还原成N2和H2O。整个催化还原反应在300℃～400℃，最佳反应温度为320℃～350℃，如果SO2浓度较低（＜200mg/Nm3），催化剂使用温度可降低到280℃。优点：脱硝效率高，能较好满足链条炉的排放要求，并有富裕能力，运行成本较低。缺点：一次投资成本较高；烟气温度和SO2浓度、烟气粉尘浓度及组分对催化剂寿命有影响；需定期更换催化剂。

（4）臭氧氧化技术

选择性氧化脱硝技术的基本原理为利用臭氧等的强氧化性，将不可溶的低价态氮氧化物氧化为可溶的高价态氮氧化物，然后在洗涤塔内将氮氧化物吸收，达到脱除的目的。优点：对温度要求较低；可达50%以上脱硝效率；对后续设备腐蚀较弱。缺点：运行成本很高；需要较长混合距离；吸收效率受湿法脱硫喷淋的影响；影响脱硫效率；硝酸盐废水处理困难。

各技术对链条炉锅炉的适用比较见表2，不同脱硝方法脱硝效率费用对比见表3。

4 结语

1）低氮燃烧技术虽然投资运行成本都较低，但脱硝效率较低，无法单独满足环保要求；2）SNCR技术无法独立达到所要求的脱硝目标，并且随着燃烧工况的变化，效率不稳定；3）臭氧氧化脱硝一次投资虽较低，脱硝效率可满足当前环保要求，但运行成本较高，总体投资成本高，适合做一些特殊工况的预备方案；4）SCR一次投资费用较高，运行费用稍低，可满足当前环保要求，并有预留能力，相同蒸吨锅炉相比较费用仅高于低氮燃烧，总体投资较为经济；5）简单的技术组合，无

法通过共用基础设备等方式减少投资，总体投资费用甚至略高；6）根据以上比对，链条炉锅炉脱硝建议优先考虑SCR技术的应用，当SCR使用条件无法满足时，可考虑其它技术；7）相对于链条炉锅炉，以上环保投资比例较大，可通过融资租赁等新型商业模式解决。

表2 链条炉锅炉适用技术比较

表3 不同脱硝方法脱硝效率费用对比

[1] 赵钦新，周屈兰．工业锅炉节能减排现状、存在问题与对策[J]．工业锅炉，2010．

[2] 徐力．烟气再循环条件下链条炉燃烧及NOx生成特性研究[J]．2011．

[3] 贾力，殷龙．烟气再循环实现低NOx排放的试验研究[J]．热能工程，2008．

[4] 刘志龙．臭氧氧化法烟气脱硝初步研究[J]．炼油技术与工程，2012（9）．

[5] 曹铭．浅析工业锅炉SCR烟气脱硝技术[J]．内燃机与配件，2010（11）．

Feasible Solution Analysis on NOxEmission Reduction of Chain Boiler

XU Shan-shan, YIN Hai-bin
(Jiangsu Kehang Envirnment Engineering Technology Co., Ltd. Jiangsu Yancheng 224051, China)

In combination with the characteristics and operating situations of the chain boiler and the mature flue gas denitration technology, the paper makes the contrast and analysis from the technical characteristics, application conditions, price contrasts and operating costs etc., and confirms the feasible denitration technology solution that is adapted to the chain grate boiler. The paper puts forward the application suggestions of denitration technology.

chain boiler; flue gas denitration; NOx; SCR

X701

A

1006-5377（2016）11-0039-03