循环流化床锅炉烟气脱硝工艺

陈 健 姚飞达

陕西渭河煤化工集团有限责任公司 陕西 渭南 714000

一、烟气脱硝技术

能源在在工业的不断发展中受到了很大的消耗,我国各企业在多方面的限制下依然使用着锅炉,但是现在循环流化床锅炉替代了以前的传统锅炉,这种锅炉的优点就在于环保节能。受经济与技术水平的影响,我国电力资源还是主要依靠火力发电,燃力是火力发电的主要机组,氮氧化合物在煤炭燃烧后会被大量的生成,这样直接排放在空气中,必然会造成很严重的环境污染。为了改善周围质量及火力发电厂,可以进行脱硝处理,减少环境污染。

大气污染问题在工业不断发展的情况下越来越严重,各个国家对大气污染都引起了高度的重视。在大气污染这个问题上众多国家把烟气脱硝技术当作重点科研项目。烟气脱硝技术的关键就是锅炉里产生的氮氧化物都够被去除。主要有两种方式,分别是选择性催化及非催化还原。两种方式的相同之处就是利用氨的衍生物及氨做还原剂,烟气中含有氮氧化物,刚好两者发生还原反应生成氮气与水,实现氮氧化物从烟气中去除目的,进一步的保护了生态环境。

二、循环流化床的脱硝前景、现状及特点

在多个行业领域都对循环流化床有所应用,比如公用事业、医疗卫生、食品制造、工业机械等。20世纪80年代初在世界范围内首次应用循环流化床锅炉,是新型的低排放、节能的生物燃烧技术。不同的燃料都能在循环流化床锅炉内使用,对于有机垃圾、石油焦、油页岩等都可以燃烧。所以在我国循环流化床锅炉不仅在电站锅炉有重要重要的作用,在以后的发展也是具有很大的前景。

因适用的燃料比较广泛,其环保程度高及性能调节强的优点,在各行各业都得到认可。环保节能的理念在近些年被提出过后,清洁能源的开发利用更受世界的青睐。在可持续发展的思想下,受环境和能源的影响,锅炉在我国也得到了迅速发展。目前,我国大约有3000台循环流化床锅炉,投入使用的容量有63000MW 左右,已有150 多台100M-150M 等级的锅炉,有50台3000MW 投入使用,我们国家是使用容量及锅炉数量的最大国家,与其他国家相比,循环流化床锅炉发展也较快。

三、烟气脱硝技术使用选择性催化还原的方法

循环硫化床锅炉的众多特点之中包括了燃料的多样性。燃料的不同,产生的氮氧化物的含量是有差别的。在选择脱硝处理方法的时候,可以根据氮氧化物含量来选择,若含量高,则可以采取选择性催化还原的方法。

(一)选择性催化还原原理。其工艺原理就是在相应的催化剂与一定温度的作用下,使用还原剂NH3,其选择性的与氮氧化物发生还原反应,生成氮和水,其产物对环境无危害,所以降低了氮氧化物的排放。

(二)脱硝技术使用选择性催化还原的优缺点。当前,使用选择性催化还原脱硝工艺是各个国家循环流化床锅炉中降低氮氧化物的最佳方式,其技术相对其他技术较为成熟,有高达90%以上的脱硝率。选择性催化还原脱硝工艺的存在日常维护和运行成本较高的缺点,所以这种方法在流化床锅炉中的使用受到了限制。

(三)脱硝技术使用选择性催化气还原工艺流程。锅炉的烟气湿度的范围是280-420℃,炉床的温度在900℃左右。锅炉里的烟气温度要下降到300-420℃才满足输送到脱硝反应器的要求,在把烟气输送到脱硝反应器里后,与烟道口上和烟道口处的氨混合,如果想要达到充分混合可以利用空气混合气,在静态混合器的作用下可以保证是否达到充分的混合,然后进入催化剂层,因为这一层是选择性催化还原反应器,所以在这里生成水和氮气,也将氮氧化物从烟气里除去。烟气通过脱硝工艺处理过后,在出风烟道的作用下流向其他的设备或者是余热锅炉,若将烟气排放到空气中,需要等待烟气温度适合标准排放温度即可。

四、烟气脱硝技术使用选择性非催化还原的方法

(一)脱硝技术使用选择性非催化气还原原理。锅炉炉膛内的温度在800-1000℃范围时喷入含有NHX 的还原剂,其快速的分解为氨气,与此同时烟气里的氮氧化物与它发生非催化还原反应生成相关衍生副产物以以及氨气,锅炉的炉膛是反应器。

(二)脱硝技术使用选择性非催化还原的优缺点。脱硝技术采用选择性非催化还原的方法,只有20%-50%的脱硝率,但是氮氧化物在循环流化床锅炉中烟气含量并不高,所以如果将选择性非催化剂还原的脱硝技术运用在循环流化床锅炉中排放标准也符合了国家的规定。除此以外,相对于选择性催化剂还原来说,具有成本较低的优势。

(三)脱硝技术使用选择性非催化气还原工艺流程。与其他锅炉相比,氮氧化物在循环流化床的含量较低,在脱硝工作上有帮助,此时,脱硝技术可以使用选择性非催化还原工艺。因为温度的适中,锅炉内有很大一部分地方适合发生非催化气还原反应,炉膛间与高温过热器的温度一般在900℃左右,对于发生非催化还原反应的温度要求已经满足了,这时将脱硝还原剂喷入这一地方内,使还原反应在高温环境中发生,反应产物为水和氮气。这个过程里,氨气是选择性的发生反应,并不是因为氧气的原因氧化。选择性非催化还原工艺中一般使用氨水与尿素作为还原剂。

将控制部位及氨制设备增设在循环流化床锅炉。比如喷量控制,有助于还原剂的喷入。此外将喷枪增设在其他位置或者转向室,有烟气经过时有利于化学反应的发生,进一步实现脱硝处理。

五、总结

我国资源雄厚,地域辽阔,工业的发展也越来越好,但是大气污染也越来越严重。因此我们将采取措施减少工业发展引起的环境污染问题,因在技术不断进步与发展的基础上,传统的锅炉已经被循环流化床锅炉代替,虽然,在与传统锅炉的比较下,循环流化床锅炉更能保护环境,但是其他附属工艺及处理氮氧化物的技术还需完善。从现在脱硝工艺的状况来看,还可以提高脱硝的效率,简化脱硝流程,在保证脱硝效率的前提下其运行成本及脱硝工艺装置可以再适当的降低,以上几点都是在以后循环流化床锅炉需要继续改善的方向。