循環(huán)流化床鍋爐煙氣脫硝工藝研究

童志鵬?李名洲

摘 要 目前，隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，也使能源產(chǎn)生了巨大的消耗，受到多方面因素的限制，鍋爐依然在我國(guó)各類生產(chǎn)企業(yè)中使用，不過(guò)目前大多數(shù)鍋爐都已經(jīng)被更為環(huán)保節(jié)能的循環(huán)流化床鍋爐所替代。

關(guān)鍵詞 循環(huán)流化床鍋爐;煙氣脫硝工藝;環(huán)保節(jié)能

引言

鍋爐是各類企業(yè)中必不可少的能量轉(zhuǎn)換器，隨著人們環(huán)保意識(shí)的逐漸增強(qiáng)，鍋爐也不斷得到改進(jìn)，逐漸向節(jié)能型、環(huán)保型方向發(fā)展。鍋爐排放的尾氣主要以氮氧化物和硫氧化物為主，這些物質(zhì)會(huì)污染空氣，以酸雨的形式重新回到地表，不僅酸化土壤，腐蝕建筑物，還影響人們的健康。因此，政府相關(guān)部門對(duì)鍋爐煙氣中氮氧化物的排放檢查也日漸嚴(yán)格。

1循環(huán)流化床煙氣脫硝技術(shù)概述

隨著工業(yè)生產(chǎn)的不斷擴(kuò)張，大氣污染的問(wèn)題日益嚴(yán)重，大氣污染的防治越來(lái)越受到各個(gè)國(guó)家的重視。所以煙氣脫硝技術(shù)也被眾多國(guó)家作為防治大氣污染的重要科研項(xiàng)目。煙氣脫硝設(shè)備主要是除去循環(huán)流化床鍋爐煙氣中的氮氧化物，主要方式有選擇性非催化還原以及選擇性催化還原兩種。這兩種技術(shù)的相同點(diǎn)是都使用氨或者氨的衍生物做還原劑，與煙氣中的氮氧化物發(fā)生還原反應(yīng)，形成沒(méi)有污染的水以及氮?dú)猓瑥亩煔庵械牡趸颷1]。

2循環(huán)流化床鍋爐煙氣脫硝工藝

2.1 選擇性催化還原工藝

循環(huán)流化床鍋爐的主要特點(diǎn)之一是燃料的多樣性，這也導(dǎo)致了鍋爐煙氣中的氮氧化物含量不同，當(dāng)鍋爐煙氣中的氮氧化物含量較高時(shí)，應(yīng)該用選擇性催化還原的方式進(jìn)行煙氣的脫硝處理，該處理方式脫除率較高，在工業(yè)上應(yīng)用也比較廣泛。選擇性催化還原脫硝的工作原理是在還原催化劑的催化作用下，氨氣與煙氣中的氮氧化物選擇性進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，生成對(duì)大氣沒(méi)有污染的水和氮?dú)猓_(dá)到煙氣脫硝的目的。該選擇性催化還原脫硝工藝的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)鍋爐煙氣中的氮氧化物的脫除效率較高，可達(dá)到90%以上，工藝簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，技術(shù)相對(duì)成熟，是目前應(yīng)用最廣泛的脫硝工藝技術(shù)。但也存在許多缺點(diǎn)，主要是運(yùn)行成本高，設(shè)備維護(hù)和維修費(fèi)用較高，且運(yùn)行過(guò)程中部分逃逸氨氣和煙氣中SO3結(jié)合生成硫酸氫銨，容易堵塞空氣預(yù)熱器，在一定程度上限制了其在循環(huán)流化床鍋爐中的應(yīng)用。

2.2 選擇性非催化還原工藝

選擇性非催化還原工藝與選擇性催化還原工藝的主要區(qū)別是還原過(guò)程中是否加入了催化劑，催化劑的加入在一定程度上加快了反應(yīng)進(jìn)程，但是也對(duì)反應(yīng)的選擇性提出了更高的要求。選擇性非催化還原脫硝工藝的原理是將NHX基加入到800～1000℃的鍋爐內(nèi)，首先還原劑自身進(jìn)行分解，降解出氨氣再與煙氣中的氮氧化物在高溫下進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，生成水和氮?dú)猓笈欧诺酱髿庵小＿x擇性非催化還原脫硝工藝在工業(yè)鍋爐中的應(yīng)用也較為廣泛，主要是由于其運(yùn)行成本比選擇性催化還原工藝低，當(dāng)鍋爐煙氣中的氮氧化物含量不高時(shí)，適合選擇該脫硝工藝，雖然選擇性非催化還原工藝的脫除率在50%以下，但是完全符合國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)要求[2]。

3脫硝工藝在循環(huán)流化床鍋爐中的應(yīng)用

3.1 SCR煙氣脫硝工藝在循環(huán)流化床鍋爐上的應(yīng)用

循環(huán)流化床鍋爐的優(yōu)點(diǎn)是可適用多種燃料，鍋爐適用的燃料也決定氮氧化物的排放量，當(dāng)遇到氮氧化物的排放量多的鍋爐同時(shí)條件允許情況下，可使用SCR法脫硝。SCR工藝系統(tǒng)是由氨制備、氨儲(chǔ)備系統(tǒng)和一些輔助設(shè)備共同組成，脫硝反應(yīng)系統(tǒng)是由SCR反應(yīng)器、噴氨系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、靜態(tài)混合器以及催化劑組成。

3.2 SNCR+SCR聯(lián)合脫硝工藝在循環(huán)流化床鍋爐上的應(yīng)用

混合SNCR+SCR煙氣脫硝技術(shù)不是選擇性催化還原法工藝與選擇性非催化還原法工藝的簡(jiǎn)單組合，它是結(jié)合了SCR技術(shù)高效、SNCR技術(shù)投資省的特點(diǎn)而發(fā)展起來(lái)的一種新型工藝。這種SNCR+SCR聯(lián)合脫硝工藝，是在鍋爐合適溫度（800℃～1100℃）的爐腔位置布置適當(dāng)數(shù)量的SNCR噴槍，在此直噴一定劑量的還原劑氨（NH3），使其與煙氣中的NOx反應(yīng)生成氮?dú)猓∟2）和水（H2O）。由于此法對(duì)NOx的脫除率有限（一般在20%～40%），為能達(dá)到更高的脫硝效率，在鍋爐尾部的合適溫度段（溫度為280℃～420℃，最佳為300℃～400℃）設(shè)置SCR脫硝裝置，一般能脫去30%左右的NOx，這樣二者的合并效率一般能滿足總體脫硝效率的要求。此方法需要與鍋爐設(shè)計(jì)方配合，對(duì)鍋爐進(jìn)行一些結(jié)構(gòu)改造，以適應(yīng)布置SCR催化劑、噴槍、吹灰設(shè)備等的結(jié)構(gòu)需要。SNCR+SCR聯(lián)合脫硝工藝具有2個(gè)反應(yīng)區(qū)，通過(guò)布置在鍋爐爐墻上的噴射系統(tǒng)，首先將還原劑噴入第一個(gè)反應(yīng)區(qū)—爐膛，在高溫下，還原劑與煙氣中的NOx在沒(méi)有催化劑參與的情況下發(fā)生還原反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)初步脫氮;然后未反應(yīng)完全的還原劑進(jìn)入混合工藝的第二個(gè)反應(yīng)區(qū)—SCR反應(yīng)區(qū)（一般設(shè)在省煤器與空預(yù)器之間，根據(jù)實(shí)際情況可將催化劑直接安放在鍋爐內(nèi)的合適段），在有催化劑參與的情況下進(jìn)一步脫除氮氧化物。在后段SCR反應(yīng)器中，氮氧化物（NOx）選擇性催化還原過(guò)程是在催化劑的作用下，通過(guò)前段的逃逸氨（NH3）將煙氣中的NOx轉(zhuǎn)化成氮?dú)猓∟2）和水。在整個(gè)脫硝過(guò)程中，相應(yīng)的還原劑同上，其主要反應(yīng)方程式同上面的SCR法和SNCR法的反應(yīng)式。SNCR+SCR混合工藝的2個(gè)脫硝區(qū)域的設(shè)立可以同時(shí)進(jìn)行，也可以分步實(shí)施。在有關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)較低的情況下，可以先采用單一SNCR工藝，隨著環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的提高，再加裝催化反應(yīng)器。SNCR+SCR混合工藝的緊縮型SCR反應(yīng)器，占地面積和工程量均較小，通過(guò)利用其前部SNCR逃逸氨作為脫硝還原劑，可方便地過(guò)渡到SNCR+SCR混合工藝，將脫硝效率提高到新標(biāo)準(zhǔn)的水平。雖然其目前的應(yīng)用實(shí)例還較少，但具有發(fā)展優(yōu)勢(shì)，需要人們?nèi)ズ侠砝肹3]。

4結(jié)束語(yǔ)

循環(huán)流化床鍋爐是目前應(yīng)用最廣泛的鍋爐類型之一，其煙氣中含有大量的氮氧化物，這些氮氧化物如果不經(jīng)處理直接排放到大氣中，不僅對(duì)環(huán)境造成污染，還會(huì)威脅人類的身體健康。因此，對(duì)循環(huán)流化床鍋爐煙氣中的氮氧化物進(jìn)行脫硝處理尤為必要。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳彬，姚麗萍.SNCR技術(shù)在循環(huán)流化床鍋爐煙氣脫硝中的應(yīng)用[J].電力科技與環(huán)保，2018，28（5）：25-27.

[2] 李宜輝.循環(huán)流化床鍋爐煙氣脫硝工藝[J].化工設(shè)計(jì)通訊，2018，44 （9）：91.

[3] 王鳳君，姜孝國(guó)，張志偉.循環(huán)流化床鍋爐深度脫硝技術(shù)[J].鍋爐制造，2017，（1）：37-39.