鏈條爐NOX減排可行方案分析

許珊珊，尹海濱

（江蘇科行環(huán)保科技有限公司，江蘇 鹽城 224051）

鏈條爐NOX減排可行方案分析

許珊珊，尹海濱

（江蘇科行環(huán)保科技有限公司，江蘇 鹽城 224051）

結合鏈條爐鍋爐的特點和運行情況，以及成熟的煙氣脫硝技術，從脫硝技術特點、應用條件、性價比和運行成本等方面進行了對比分析，確定適合鏈條爐鍋爐的可行脫硝技術方案，并提出了應用建議。

鏈條爐；煙氣脫硝；氮氧化物；選擇性催化還原法（SCR）

1 引言

隨著環(huán)保標準的逐漸嚴格，煙氣脫硝技術在行業(yè)間普及，工業(yè)鍋爐面臨環(huán)保改造需求。鏈條爐是我國工業(yè)鍋爐燃燒設備的主要爐型，約占工業(yè)鍋爐總量的60%。鏈條鍋爐常在城鎮(zhèn)居民集中區(qū)使用，且多為低空排放，排放的污染物難以集中處理，對周圍環(huán)境，特別是城鎮(zhèn)環(huán)境污染尤為嚴重。而NOx的污染危害日漸凸顯，因此經濟有效地降低鏈條鍋爐NOx排放，對減輕大氣污染具有重要意義。鏈條爐脫硝也將面臨較大市場需求。

近年來，國家和一些省市出臺了眾多有關大氣污染物排放的標準及政策，其中《鍋爐大氣污染物排放標準》（GB13271-2014）規(guī)定，自2014年7月1日起，新建鍋爐NOx濃度排放限值為300mg/Nm3；重點地區(qū)鍋爐NOx濃度排放限值為200mg/Nm3；《山東省區(qū)域性大氣污染物綜合排放標準》（DB37/2376-2013）規(guī)定，燃煤鍋爐自2017年1月1日起新建鍋爐執(zhí)行重點區(qū)域NOx排放濃度≤100mg/Nm3，一般控制區(qū)域為≤200mg/Nm3。從以上標準可看出，隨著國家和地方標準的不斷趨嚴，工業(yè)鍋爐的排放標準或將逐步靠近≤100mg/Nm3。

鏈條爐是機械化程度較高的一種層燃爐，具有燃燒工況穩(wěn)定、熱效率較高、操作方便、工人勞動強度低、煙塵排放濃度較低的特點。其屬于單面著火方式，運行時燃料無自身擾動，沿爐排長度方向燃料層有明顯的分區(qū)。本文以大多用于工業(yè)和集中供熱采暖上的雙鍋筒橫置式鏈條爐排鍋爐（簡稱SHL鍋爐）為例，結合當前鏈條爐鍋爐的特點和運行情況，以及成熟的煙氣脫硝技術，從技術特點、應用條件、性價比和運行成本等方面進行了對比分析，確定適合鏈條爐鍋爐的可行脫硝技術方案，并提出了脫硝技術的應用建議。

2 SHL型鍋爐的基本結構和特點及排放現(xiàn)狀

雙鍋筒橫置式鏈條爐的主要部件組成如下圖所示。

SHL型鍋爐結構圖

SHL型鍋爐的前部由水冷壁組成爐膛，并由前后水冷壁構成前后水冷拱，上下鍋筒之間設置對流管束，管束設有橫向隔板，使煙氣橫向沖刷流動，鍋爐尾部布置省煤器和空氣預熱器。燃燒設備采用鱗片式鏈條爐排，分倉室通風結構，調節(jié)靈敏。

SHL型鍋爐的特點有：1）鍋爐水容量大，適應負荷變化能力強，升溫快，熱效率高，占地小；2）爐排采用鏈條，運行可靠性極大提高，適用煤種廣；3）鍋爐前后爐拱可采用澆筑方式，密封性能好，著火條件改善，環(huán)保節(jié)能，燃燒強烈；4）自動化程度高，運行平穩(wěn)，安全可靠，使用壽命長；5）鍋爐廣泛應用于工礦企業(yè)及集中生活供熱的領域。

由于鏈條爐采用層燃式燃燒，爐膛溫度較低，正常在650℃～850℃，粉塵濃度為10～15g/Nm3，S根據(jù)煤含硫量在1200～3000mg/Nm3，NOx初始濃度在300～400mg/Nm3，鍋爐排煙溫度在160℃左右，氧含量在10%～14%（基準氧9%）。某廠20t/h鏈條爐的運行參數(shù)見表1。

表1 某廠SHL鏈條爐煙氣參數(shù)

3 SHL型鍋爐NOx減排技術比選

國內目前較為成熟的脫硝技術主要有：低氮燃燒、選擇性非催化劑還原技術（SNCR）、選擇性催化還原技術（SCR）、臭氧氧化脫硝（脫硫脫硝一體化）技術等。各技術原理及優(yōu)缺點如下。

（1）低氮燃燒技術

該技術通過調整區(qū)域燃燒空氣過量系數(shù)，設置還原區(qū)和燃盡區(qū)，實現(xiàn)抑制NOx的生成和對已生產NOx的自還原，又保證燃料燃盡效率的一種低成本節(jié)能環(huán)保技術。在鏈條爐的低氮燃燒改造中，較可行的是熱風循環(huán)技術。優(yōu)點：投資運行成本低、系統(tǒng)簡單、改造容易。缺點：鍋爐密封性差，空氣過量系數(shù)波動大，較難建立還原區(qū)；脫硝效率低（約10%）；對鍋爐操作要求高；運行維護難度較大。

（2）SNCR技術

是一種成熟的商業(yè)性NOx控制處理技術。SNCR方法主要在800℃～1100℃將含氨的化學劑噴入煙氣中，將NOx還原生成氮氣和水。若采用氨水為還原劑，在反應溫度800℃～950℃，脫硝效率可達20%～50%。優(yōu)點：脫硝效率中等，投資較小、工期短。缺點：溫度對脫硝效率的有顯著影響，溫度偏低，SNCR將基本無效果；鏈條爐內有效反應時間較短，噴氨較難均勻，脫硝效率不穩(wěn)定。

（3）SCR技術

在合適的溫度下，煙氣中的NOx與噴入的氨基還原劑混合，在反應器中催化劑的作用下，NOx被還原成N2和H2O。整個催化還原反應在300℃～400℃，最佳反應溫度為320℃～350℃，如果SO2濃度較低（＜200mg/Nm3），催化劑使用溫度可降低到280℃。優(yōu)點：脫硝效率高，能較好滿足鏈條爐的排放要求，并有富裕能力，運行成本較低。缺點：一次投資成本較高；煙氣溫度和SO2濃度、煙氣粉塵濃度及組分對催化劑壽命有影響；需定期更換催化劑。

（4）臭氧氧化技術

選擇性氧化脫硝技術的基本原理為利用臭氧等的強氧化性，將不可溶的低價態(tài)氮氧化物氧化為可溶的高價態(tài)氮氧化物，然后在洗滌塔內將氮氧化物吸收，達到脫除的目的。優(yōu)點：對溫度要求較低；可達50%以上脫硝效率；對后續(xù)設備腐蝕較弱。缺點：運行成本很高；需要較長混合距離；吸收效率受濕法脫硫噴淋的影響；影響脫硫效率；硝酸鹽廢水處理困難。

各技術對鏈條爐鍋爐的適用比較見表2，不同脫硝方法脫硝效率費用對比見表3。

4 結語

1）低氮燃燒技術雖然投資運行成本都較低，但脫硝效率較低，無法單獨滿足環(huán)保要求；2）SNCR技術無法獨立達到所要求的脫硝目標，并且隨著燃燒工況的變化，效率不穩(wěn)定；3）臭氧氧化脫硝一次投資雖較低，脫硝效率可滿足當前環(huán)保要求，但運行成本較高，總體投資成本高，適合做一些特殊工況的預備方案；4）SCR一次投資費用較高，運行費用稍低，可滿足當前環(huán)保要求，并有預留能力，相同蒸噸鍋爐相比較費用僅高于低氮燃燒，總體投資較為經濟；5）簡單的技術組合，無

法通過共用基礎設備等方式減少投資，總體投資費用甚至略高；6）根據(jù)以上比對，鏈條爐鍋爐脫硝建議優(yōu)先考慮SCR技術的應用，當SCR使用條件無法滿足時，可考慮其它技術；7）相對于鏈條爐鍋爐，以上環(huán)保投資比例較大，可通過融資租賃等新型商業(yè)模式解決。

表2 鏈條爐鍋爐適用技術比較

表3 不同脫硝方法脫硝效率費用對比

[1] 趙欽新，周屈蘭．工業(yè)鍋爐節(jié)能減排現(xiàn)狀、存在問題與對策[J]．工業(yè)鍋爐，2010．

[2] 徐力．煙氣再循環(huán)條件下鏈條爐燃燒及NOx生成特性研究[J]．2011．

[3] 賈力，殷龍．煙氣再循環(huán)實現(xiàn)低NOx排放的試驗研究[J]．熱能工程，2008．

[4] 劉志龍．臭氧氧化法煙氣脫硝初步研究[J]．煉油技術與工程，2012（9）．

[5] 曹銘．淺析工業(yè)鍋爐SCR煙氣脫硝技術[J]．內燃機與配件，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