循環流化床鍋爐煙氣脫硝的技術改造

知識 07-25

北極星節能環保網訊:摘要：火力發電廠的燃煤機組在運行過程中排放的煙氣，含有大量的氮氧化物，對於環境和人體都存在嚴重的威脅。為了保證電廠工作人員以及周邊居民的人身健康，減少對於環境的污染和破壞，燃煤機組在排煙前，要對煙氣進行脫硝處理，需要增設相應的煙氣脫硝裝置。本文針對燃煤機組中的循環流化床鍋爐增加煙氣脫硝裝置的技術改造工藝進行了分析，並對其對於機組的影響進行了討論。

前言

經濟的快速發展，帶動了人們生活水平的提高，同時也帶動了能源的大量消耗。由於受到技術條件和資金等的限制，目前我國電力資源的主要來源仍然是火力發電廠的燃煤機組。但是，煤在鍋爐中燃燒後產生的煙氣，含有大量的氮氧化物，如果直接排放在空氣中，會造成嚴重的污染，對人們的健康產生威脅。因此，必須在鍋爐中安裝煙氣脫硝裝置，對鍋爐排煙進行適當的處理，去除煙氣中的氮氧化物之後，才能進行排放。

一、煙氣脫硝概述

預防環境污染的重要性，已作為世界範圍的問題而被尖銳地提了出來。隨著現代工業生產的發展和人們生活水平的提高，大氣污染成了十分嚴重的問題。因此，研究煙氣脫硝技術，被許多國家列為防治大氣污染的重點，並相繼建成了一些工業規模的實用的處理裝置。火電廠煙氣脫硝裝置主要是用於去除鍋爐煙氣中的氮氧化物，方法有選擇性催化還原（SCR）和選擇性非催化還原（SNCR），是指通過氨或者其相應的衍生物，作為還原劑，與煙氣中的氮氧化物進行還原反應，從而生成無害的氮氣和水，達到去除氮氧化物的目的。SCR脫硝裝置的脫硝效率可以達到90%以上，遠遠高出SNCR的20%～50%，但是運行和維護費用相對較高。而SNCR技術由於運行經費較低，而且應用在循環流化床鍋爐（CFB）中，完全可以滿足國家規定的電廠鍋爐煙氣排放標準。加上利用SNCR技術對CFB鍋爐進行技術改造，可以簡化改造工程量，避免對氣預熱器、引風機及省煤器等方面的改造，相對比較簡便。因此，SNCR技術十分適用於CFB鍋爐的煙氣脫硝改造。

二、循環流化床鍋爐煙氣脫硝的技術改造

主要針對SNCR煙氣脫硝技術進行分析。

1.還原劑的注射

對CFB鍋爐進行煙氣脫硝技術改造，需要選擇適當的還原劑注射點，確保煙氣脫硝可以起到最佳的效果。根據相關的數據和實踐顯示，旋風分離器人口可以說是還原劑的最佳注射點。通過對流場的計算，結合鍋爐的實際運行分析，煙氣在旋風分離器內停留的時間相對比較穩定，在1s左右，而旋風分離器中的穩定也基本不會發生變化，還原劑的最佳反應停留時間為0.5s，1s左右的停留時間足夠其與煙氣進行充分反應。

2.還原劑與煙氣的充分混合

通常情況下，鍋爐爐型越大，還原劑與煙氣的混合效果就相對越差，難以保證混合的均勻性，也就無法保證煙氣脫硝的效果。這也一直是困擾SNCR技術在大型燃煤機組應用的重大問題。因此，技術人員要採取適當措施，保證混合的均勻性，就可以極大提高煙氣脫硝的效率和質量。

對於CFB鍋爐而言，其旋風分離器中的氣流比較混亂，流場複雜，難以進行準確把握。隨著固相的分離，其中的氣體會沿著分離器的內壁進行旋轉，而旋轉過程中形成的迴流區，為氣相的擴散以及還原劑與煙氣的充分混合提供了良好的環境和條件，對於噴氨脫硝反應可以說是非常有利的。

與煤粉爐相比，循環流化床鍋爐的結構布置較為特殊。其爐膛出口相對較窄，採用SNCR裝置，可以向多個煙道同時噴入氨水進行煙氣脫硝，而狹窄的爐膛設計加上旋風分離器的中心筒，可以起到減緩煙氣流速的效果，使得反應時間延長，反應更加充分。這也是CFB鍋爐應用SNCR的脫硝效率高於普通煤粉爐的原因。而且，CFB鍋爐更設有兩個及以上旋風分離器，可以將氨的利用效率提到最高，減少其逃逸。

3.需要注意的問題

（1）還原劑的選擇

通常情況下，SNCR煙氣脫硝技術使用的還原劑為尿素或者液氨。兩者在技術應用方面存在一定的差異，要進行全面細緻地分析。

首先，使用尿素作為還原劑時，其熱解產物是氨（NH3）和異氰酸（HNCO），由於沒有增加爐內氣體的酸性，通常情況下不會對鍋爐結構造成影響。從脫硝過程中發生的化學反應來看，氨與煙氣中的氮氧化物發生了相應的化學反應，生產了中性的氮和水，而相比之下，氮氧化物的酸性反而更強。因此在煙氣脫硝之後，鍋爐內氣體的酸性實際上會有所下降。

其次，使用液氨作為還原劑時，其會在蒸發器的作用下，轉變為氣體狀態，經空氣稀釋後，進行爐內，與尿素相比，省略了熱解生成氨（NH3）和異氰酸（HNCO）的過程，直接可以與氮氧化物反應。而同時，純凈的氨屬於中性物質，同樣不會對鍋爐造成腐蝕和影響。

（2）對鍋爐的影響

鍋爐在運行中，煤中的硫會在燃燒的情況下生成二氧化硫，夾雜少數三氧化硫。而無論是尿素還是液氨，煙氣中的三氧化硫都會與逃逸的氨發生反應，生成氨化合物和硫酸銨。而硫酸銨具有強烈的腐蝕性，可能導致鍋爐尾部煙道設備的腐蝕與損壞。因此，要採取相應的措施，對氨的逃逸進行控制，同時採取必要的爐內脫硫措施，減少煙氣脫硝對於鍋爐設備的影響和破壞。

4.對機組安全運行的影響

一般情況下，運營中的鍋爐一旦停爐，會造成嚴重的經濟損失，而為了減少這種損失，煙氣脫硝裝置的安裝往往都是在機組正常運行的情況下進行的。而脫硝裝置的安裝區域，距離風機、風道、煙道以及電纜等較近，因此在進行施工改造時，需要採取相應的措施，對其進行施工保護，避免對於機組運行安全的影響。

三、結語

總而言之，SNCR煙氣脫硝技術在循環流化床鍋爐中的應用，可以減少二次污染，對煙氣進行凈化，具有較好的脫硝效率。在進行技術改造的同時，要充分考慮其對於循環流化床鍋爐的影響，在保證機組安全經濟運行的前提下，減少煙氣對於環境的污染和破壞，兼顧經濟效益和社會效益。

原標題:循環流化床鍋爐煙氣脫硝的技術改