循环流化床锅炉烟气脱硝工艺研究

童志鹏?李名洲

摘 要 目前，隨着经济的飞速发展，也使能源产生了巨大的消耗，受到多方面因素的限制，锅炉依然在我国各类生产企业中使用，不过目前大多数锅炉都已经被更为环保节能的循环流化床锅炉所替代。

关键词 循环流化床锅炉;烟气脱硝工艺;环保节能

引言

锅炉是各类企业中必不可少的能量转换器，随着人们环保意识的逐渐增强，锅炉也不断得到改进，逐渐向节能型、环保型方向发展。锅炉排放的尾气主要以氮氧化物和硫氧化物为主，这些物质会污染空气，以酸雨的形式重新回到地表，不仅酸化土壤，腐蚀建筑物，还影响人们的健康。因此，政府相关部门对锅炉烟气中氮氧化物的排放检查也日渐严格。

1循环流化床烟气脱硝技术概述

随着工业生产的不断扩张，大气污染的问题日益严重，大气污染的防治越来越受到各个国家的重视。所以烟气脱硝技术也被众多国家作为防治大气污染的重要科研项目。烟气脱硝设备主要是除去循环流化床锅炉烟气中的氮氧化物，主要方式有选择性非催化还原以及选择性催化还原两种。这两种技术的相同点是都使用氨或者氨的衍生物做还原剂，与烟气中的氮氧化物发生还原反应，形成没有污染的水以及氮气，从而除去烟气中的氮氧化物[1]。

2循环流化床锅炉烟气脱硝工艺

2.1 选择性催化还原工艺

循环流化床锅炉的主要特点之一是燃料的多样性，这也导致了锅炉烟气中的氮氧化物含量不同，当锅炉烟气中的氮氧化物含量较高时，应该用选择性催化还原的方式进行烟气的脱硝处理，该处理方式脱除率较高，在工业上应用也比较广泛。选择性催化还原脱硝的工作原理是在还原催化剂的催化作用下，氨气与烟气中的氮氧化物选择性进行氧化还原反应，生成对大气没有污染的水和氮气，达到烟气脱硝的目的。该选择性催化还原脱硝工艺的优点是对锅炉烟气中的氮氧化物的脱除效率较高，可达到90%以上，工艺简单，操作简便，技术相对成熟，是目前应用最广泛的脱硝工艺技术。但也存在许多缺点，主要是运行成本高，设备维护和维修费用较高，且运行过程中部分逃逸氨气和烟气中SO3结合生成硫酸氢铵，容易堵塞空气预热器，在一定程度上限制了其在循环流化床锅炉中的应用。

2.2 选择性非催化还原工艺

选择性非催化还原工艺与选择性催化还原工艺的主要区别是还原过程中是否加入了催化剂，催化剂的加入在一定程度上加快了反应进程，但是也对反应的选择性提出了更高的要求。选择性非催化还原脱硝工艺的原理是将NHX基加入到800～1000℃的锅炉内，首先还原剂自身进行分解，降解出氨气再与烟气中的氮氧化物在高温下进行氧化还原反应，生成水和氮气，之后排放到大气中。选择性非催化还原脱硝工艺在工业锅炉中的应用也较为广泛，主要是由于其运行成本比选择性催化还原工艺低，当锅炉烟气中的氮氧化物含量不高时，适合选择该脱硝工艺，虽然选择性非催化还原工艺的脱除率在50%以下，但是完全符合国家排放标准要求[2]。

3脱硝工艺在循环流化床锅炉中的应用

3.1 SCR烟气脱硝工艺在循环流化床锅炉上的应用

循环流化床锅炉的优点是可适用多种燃料，锅炉适用的燃料也决定氮氧化物的排放量，当遇到氮氧化物的排放量多的锅炉同时条件允许情况下，可使用SCR法脱硝。SCR工艺系统是由氨制备、氨储备系统和一些辅助设备共同组成，脱硝反应系统是由SCR反应器、喷氨系统、烟气系统、静态混合器以及催化剂组成。

3.2 SNCR+SCR联合脱硝工艺在循环流化床锅炉上的应用

混合SNCR+SCR烟气脱硝技术不是选择性催化还原法工艺与选择性非催化还原法工艺的简单组合，它是结合了SCR技术高效、SNCR技术投资省的特点而发展起来的一种新型工艺。这种SNCR+SCR联合脱硝工艺，是在锅炉合适温度（800℃～1100℃）的炉腔位置布置适当数量的SNCR喷枪，在此直喷一定剂量的还原剂氨（NH3），使其与烟气中的NOx反应生成氮气（N2）和水（H2O）。由于此法对NOx的脱除率有限（一般在20%～40%），为能达到更高的脱硝效率，在锅炉尾部的合适温度段（温度为280℃～420℃，最佳为300℃～400℃）设置SCR脱硝装置，一般能脱去30%左右的NOx，这样二者的合并效率一般能满足总体脱硝效率的要求。此方法需要与锅炉设计方配合，对锅炉进行一些结构改造，以适应布置SCR催化剂、喷枪、吹灰设备等的结构需要。SNCR+SCR联合脱硝工艺具有2个反应区，通过布置在锅炉炉墙上的喷射系统，首先将还原剂喷入第一个反应区—炉膛，在高温下，还原剂与烟气中的NOx在没有催化剂参与的情况下发生还原反应，实现初步脱氮;然后未反应完全的还原剂进入混合工艺的第二个反应区—SCR反应区（一般设在省煤器与空预器之间，根据实际情况可将催化剂直接安放在锅炉内的合适段），在有催化剂参与的情况下进一步脱除氮氧化物。在后段SCR反应器中，氮氧化物（NOx）选择性催化还原过程是在催化剂的作用下，通过前段的逃逸氨（NH3）将烟气中的NOx转化成氮气（N2）和水。在整个脱硝过程中，相应的还原剂同上，其主要反应方程式同上面的SCR法和SNCR法的反应式。SNCR+SCR混合工艺的2个脱硝区域的设立可以同时进行，也可以分步实施。在有关排放标准较低的情况下，可以先采用单一SNCR工艺，随着环保标准的提高，再加装催化反应器。SNCR+SCR混合工艺的紧缩型SCR反应器，占地面积和工程量均较小，通过利用其前部SNCR逃逸氨作为脱硝还原剂，可方便地过渡到SNCR+SCR混合工艺，将脱硝效率提高到新标准的水平。虽然其目前的应用实例还较少，但具有发展优势，需要人们去合理利用[3]。

4结束语

循环流化床锅炉是目前应用最广泛的锅炉类型之一，其烟气中含有大量的氮氧化物，这些氮氧化物如果不经处理直接排放到大气中，不仅对环境造成污染，还会威胁人类的身体健康。因此，对循环流化床锅炉烟气中的氮氧化物进行脱硝处理尤为必要。

参考文献

[1] 陈彬，姚丽萍.SNCR技术在循环流化床锅炉烟气脱硝中的应用[J].电力科技与环保，2018，28（5）：25-27.

[2] 李宜辉.循环流化床锅炉烟气脱硝工艺[J].化工设计通讯，2018，44 （9）：91.

[3] 王凤君，姜孝国，张志伟.循环流化床锅炉深度脱硝技术[J].锅炉制造，2017，（1）：37-39.