循环氧化吸收协同脱硝技术在NOX超低排放控制中的应用

文_张哲然 福建龙净脱硫脱硝工程有限公司

2015年底，国务院决定对燃煤电厂全面实施超低排放与节能改造。2018年5月，生态环境部办公厅发布关于征求《钢铁企业超低排放改造工作方案(征求意见稿)》意见的函，开始逐步推进钢铁行业的超低排放改造。随着环保排放要求的日益提高，脱硝技术方案的科学选择已成为企业超低排放治理目标能否实现的关键。现有烟气脱硝技术主要包括选择性催化还原法(SCR)和选择性非催化还原法(SNCR)，但SCR和SNCR均有各自的适用范围，在应用过程中常常会受到许多限制性条件的制约，无法满足各种不同工况烟气治理的要求。为了解决现有烟气脱硝技术在某些应用领域中使用效果不理想的问题，福建龙净在数百套循环流化床干法脱硫除尘装置成功应用的基础上，对流化床的协同脱硝功能进行深入研究，成功开发了具有自主知识产权的“循环氧化吸收协同脱硝技术”（简称“COA脱硝技术”）。

1 COA脱硝技术介绍

1.1 技术原理

COA脱硝技术以循环流化床反应器为核心，利用循环流化床中高密度、大比表面积、激烈湍动的吸收剂物料颗粒床层，通过氧化剂的添加，将烟气中难溶于水的NO氧化成可溶于水的NO2或其它高价氮氧化物，再与强碱性吸收剂进行中和反应，在同一反应器内实现SO2及NOX的同步脱除。COA脱硝技术工艺流程如图1所示。

图1 循环氧化吸收协同脱硝技术工艺流程示意图

1.2 技术特点

COA脱硝技术最大程度地利用了脱硫除尘主体装置，在同一反应器内完成脱硫和脱硝过程，大大降低了脱硝设备的投资费用和占地面积，为烟气中NOX的治理提供了一种全新的解决方案。其主要特点有：

①脱硝效率高，可以达到80%以上。可单独使用，也可与SCR技术、SNCR技术进行组合，大大丰富了脱硝方案的选择，保证烟气出口NOX排放浓度小于50mg/Nm3。

②根据不同脱硝氧化剂的特性，配套开发液相氧化技术和气相氧化技术，结合不同项目的特点进行针对性的选择和配置。

③为多组分污染物协同治理技术，最大程度利用了脱硫除尘装置的主体结构，投资及运行费用较低。

④占地面积小，布置紧凑，特别适合一些场地空间十分有限的工程项目。

⑤启停及调节灵活方便，可根据入口NOX浓度波动情况实时调整氧化剂的加入量，具有良好的工况适应性。

2 COA脱硝技术典型应用案例

COA脱硝技术自成功开发以来，已经在众多不同领域、不同规模的几十台套工程项目上实现了应用。以下为该技术在供热锅炉、火力发电、钢铁烧结中的典型应用案例。

2.1 供热锅炉项目

杭州杭联热电有限公司位于杭州经济开发区，是一家典型的城市型热电厂。热电厂内共有6台CFB锅炉，1～3#锅炉蒸发量为75t/h，4～6#锅炉蒸发量为130t/h。其中1#、2#、3#、4#、6#锅炉均由福建龙净总承包实施超低排放改造。在NOX的超低排放控制上，采用SNCR+COA的联合控制技术，COA采用液相氧化的技术方案。当初始NOX浓度较低时，仅投运SNCR脱硝装置即可满足NOX小于50mg/Nm3的超低排放要求；当初始NOX浓度较高时，在SNCR脱硝装置投运的基础上，同步投运COA脱硝装置，将NOX排放浓度进一步降至50mg/Nm3以内。COA脱硝装置启停与调节十分灵活方便，特别适合运行工况波动较大的中小型CFB锅炉的NOX超低排放控制。

图2 杭州杭联热电有限公司3#锅炉超低排放装置整体照

2.2 火力发电项目

陕西新元洁能有限公司位于陕西省府谷县清水川工业集中区内，厂区内建设有2台300MW燃煤发电机组。该机组于原先已配套了循环流化床干法脱硫除尘装置及SNCR脱硝装置，但随着国家超低排放改造计划的推进，NOX排放浓度已无法满足更加严格的超低排放要求。为此，陕西新元洁能有限公司于2018年开始对2台机组实施脱硝超低排放改造。在改造方案上，首先对SNCR装置进行升级，在保留原喷枪布置的同时，在每只旋风分离器入口烟道增加布置喷枪的数量，以提升SNCR的脱硝效率；同时，在循环流化床干法脱硫除尘装置基础上新增采用气相氧化技术方案的COA协同脱硝装置。通过SNCR脱硝技术与COA脱硝技术的联动控制，保证系统在不同烟气工况波动条件下均能稳定实现出口NOX排放浓度小于50mg/Nm3的超低排放要求。

2.3 钢铁烧结项目

江阴华西钢铁有限公司地处“天下第一村”的江苏无锡华西村，厂区内建有1台180m2的烧结机。为响应国家钢铁行业超低排放改造计划，华西钢铁经过广泛的调研和技术论证，最终选择了福建龙净的循环流化床干法脱硫除尘耦合气相COA的技术方案。气相COA的脱硝方案相比于传统的活性焦方案和SCR方案，在整体投资、运行成本、占地面积等多个指标方面均具有突出的优势。整套超低排放装置已于2019年1月实现了成功投运，实际运行数据表明，SO2排放浓度可稳定小于20mg/Nm3、NOX排放浓度可稳定小于50mg/Nm3、烟尘排放浓度可稳定小于5mg/Nm3，该装置的成功应用为钢铁行业的超低排放树立了标杆和典范。

3 结语

COA脱硝技术的开发与应用顺应了国内外技术发展趋势与环保治理要求，有力地促进了烟气中多污染物一体化脱除技术的发展，具有设备投资少、运行费用低、占地面积小、高度集成、无二次污染等诸多优势。该技术丰富了脱硝技术方案的选择与组合，突破了许多领域应用条件的制约，对推动我国烟气净化技术进步产生了深远的影响。