聯合脫硝技術在燃煤鍋爐脫硝改造中的應用研究

譚定健

摘 要：應用聯合脫銷技術進行燃煤鍋爐脫銷改造，已經成為相關企業現代化建設與綠色化生產的客觀需求與必然趨勢。本文在經驗歸納與總結的基礎上，從聯合脫銷技術相關概述入手，對其工作原理進行了簡要分析，并以某燃煤鍋爐為例，應用聯合脫硝技術進行了脫銷改造，以此為燃煤鍋爐節能減排降污改造實踐提供可借鑒性參考。

關鍵詞：聯合脫硝技術；燃煤鍋爐；脫硝改造

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.07.037

1 聯合脫硝技術的相關概述

聯合脫銷技術是針對氮氧化物生成與危害防治形成的一種工業工藝技術。由氮氧化物組成結構可知，氮氧化物（NOx）是由氮元素與氧元素組成而成的化合物，包括一氧化氮（NO）、一氧化二氮（N2O）二氧化氮（NO2）、三氧化二氮（N2O3）、四氧化二氮（N2O4）、五氧化二氮（N2O5）等[1]。通常情況下，除二氧化氮外，多數氮氧化物存在不穩定性，遇熱、光等會發生反應轉化為二氧化氮。而一氧化氮、二氧化氮是形成酸雨與酸霧的重要來源，對建筑物、人體健康存在重要危害。

而在日常生產生活中，氮氧化物主要來源于化石燃料燃燒、硫酸生產與使用。由氮氧化物生成機理可知，氮氧化物一般可分為熱力型氮氧化物、燃料型氮氧化物與快速型氮氧化物三種類型。其中，熱力型氮氧化物受溫度影響較大，生成于1400℃高溫下；燃料型氮氧化物主要來源于燃料燃燒，通常當化石燃料燃燒溫度達到600℃～800℃時，即可生成燃料型氮氧化物，也是現階段造成大氣污染的關鍵因素；快速型氮氧化物含量相對較少，多在產生于氫氧化合物燃燒過程中。在傳統燃燒與生產過程中，采用的脫銷技術主要是在燃燒前、燃燒過程中以及燃燒后進行單一管控。其處理效果并不理想，且技術應用相對復雜，處理成本高。對此，采用聯合脫銷技術進行燃煤鍋爐改造，改善單一脫銷技術應用存在的不足，已經成為現階段燃煤鍋爐創新發展的客觀需求與必然趨勢，有利于實現超潔凈排放標準的達成。

2 聯合脫硝技術在燃煤鍋爐脫硝改造中的應用

2.1 燃煤鍋爐簡介

某廠所應用的鍋爐為DG220/9.81-18型燃煤鍋爐，燃煤鍋爐投產于2011年，由哈爾濱鍋爐廠有限責任公司生產制造。該燃煤鍋爐采用全鋼結構進行緊身封閉設計，整體布置形態為π形，共有十二個循環回路，鍋爐額定蒸發量為220t/h，汽包工作壓力為10.96MPa，鍋爐過熱蒸汽溫度為540℃±5℃，過熱蒸汽壓力為9.8MPa。鍋爐在實際運行過程中煙氣量達到32000m3/h，在未改造之前，煙氣中含有的氮氧化物濃度相對較高，同時當所燃燒煤粉的硫含量過高時，容易形成較多的三氧化硫，并與煙氣水蒸氣結合形成酸霧，使鍋爐尾部受熱面產生腐蝕現象。

2.2 燃煤鍋爐脫硝改造中聯合脫銷技術的應用

針對現階段燃煤鍋爐存在的問題，應用低氮燃燒與選擇性催化還原脫硝技術相結合的方式對鍋爐進行了改造，以控制鍋爐燃燒過程中與煙氣排放過程中氮氧化物的濃度[2]。其中低氮燃燒技術的應用主要是通過科學調解鍋爐內的流暢、溫度場以及物料分布情況，進行氮氧化物生產量的降低。通常情況下，在鍋爐改造過程中，通過空氣燃燒、煤粉二次燃燒以及空氣分級燃燒，是現階段應用較為廣泛的低氮燃燒技術。而選擇性催化還原脫銷技術（SCR，Selective Catalytic Reduction）是鍋爐煙氣脫銷中應用較為廣泛的技術之一，它能夠在催化劑作用下，有選擇性的與煙氣中的氮氧化物發生反應，將其轉化為無污染無毒性的氮氣與水，從而達成鍋爐脫銷目標。

在本次鍋爐改造中，基于低氮燃燒技術與選擇性催化還原脫硝技術存在的優勢，進行技術結合應用，實現燃煤鍋爐聯合脫銷，以提升鍋爐脫銷質量與效率。在此過程中，主要進行了如下操作：

（1）有效控制鍋爐燃燒區域氧氣濃度，實現低氧燃燒。在此過程中，對鍋爐送風量進行了調整，通過應用爐內燃燒控制技術、濃稀相燃燒技術、可調切圓燃燒技術等，實現鍋爐燃燒器的改造，以實現氮氧化物的有效控制。例如，調整原一次風燃燒器切圓直徑，實現燃燒器集中布置；利用濃稀相燃燒技術將鍋爐上層一次風改為濃稀相氮氧化物燃燒器，將鍋爐下層一次風轉化改造為外燃式微油點火燃燒器，并配置周界風；在二次風大油槍現有點火方式的基礎上，配置外燃燒式燃燒器，形成并聯體系，以實現低氮燃燒。

（2）通過改造省煤器、空氣預熱器實現鍋爐尾部煙道結構改造，為選擇性催化還原脫銷技術應用奠定基礎，并降低鍋爐燃燒過程中的氮氧化物濃度。例如，在省煤器改造過程中，將原有結構改變為上、下級省煤器結構，并通過科學調整省煤器橫向節距，更換進出口集箱，配置防磨罩等手段，降低煙氣對省煤器的影響，實現排煙溫度有效控制。在空氣預熱器改造過程中，為降低低溫空氣預熱器堵塞對鍋爐熱傳遞與空氣流通存在的影響，通過在預熱器下管箱配置一定規格的搪瓷管進行問題處理，并控制SCR應用下液態硫酸氫氨的產生。

（3）低氮燃燒技術與選擇性催化還原脫硝技術的結合應用會在一定程度上增加阻力，使原有引風機無法滿足實際需求。對此，在鍋爐改造過程中，需根據實際情況更換風機裝置，使用大功率風機以保證鍋爐脫銷系統的穩定運行，并通過配置永磁調速裝置，進行風機余量再利用，提升鍋爐節能水平。

3 結論

燃煤鍋爐脫硝改造，是鍋爐產業落實“五大發展理念”，實施可持續化競爭發展的重要手段，在生態環境保護、產業經濟效益提升等方面發揮至關重要的作用。在燃煤鍋爐脫銷改造過程中，科學應用聯合脫銷技術，可有效提升改造質量，降低燃煤鍋爐氮氧化物排放量，達到有關標準與要求。對此，在燃煤鍋爐改造過程中，需立足實踐，促進聯合脫銷技術的應用與推廣，以促進鍋爐及有關產業的優化發展。

參考文獻：

[1]呂佳威.聯合脫硝技術在燃煤鍋爐脫硝技術改造中的應用[J].環境與發展，2018，30（06）：85+87.

[2]付玲，閔娜，王霄楠，宋獻.聯合脫硝技術在某40噸燃氣鍋爐脫硝改造中的應用[J].區域供熱，2017（04）：117-120.