火电厂锅炉烟气脱硝技术研究

火电厂锅炉烟气脱硝技术研究

帕力哈提?努尔王超蔡高峰

（华能新疆能源开发有限公司轮台热电分公司新疆维吾尔自治区841600）

摘要：近年来随着空气质量不断恶化，国家和地方政府治理力度不断加大，大气污染物排放标准不断提高，热电联供中心对采暖锅炉优化调整和脱硝改造也提上日程。工艺的选择对烟气锅炉的稳定运行及烟气脱硝的效果有重要的影响。低氮燃烧工艺运行费用较小，投资不大，可靠性高，是首选的脱硝技术。但单独采用低氮燃烧由于脱硝效果较低，在煤种变化以及高负荷时，可能会出现不能达标的情况。本文分析了火电厂锅炉烟气脱硝技术。

关键词：火电厂锅炉；烟气；脱硝技术；

按照国家节能减排工作总体部署，我国要完成全国氮氧化物排放量削减10%的目标。据预测，火电厂大气污染物排放新标准实施后，火电烟气脱硝容量将达到7.2亿kW。脱硝的化学反应原理是将烟气通过还原剂，使NOx在特定温度范围里进行还原反应，生成水蒸气和氮气，SCR工艺是在低温区催化剂条件下进行选择性还原反应，催化反应温度320～400℃，无副产品，脱硝效率能达到80～90%以上。

一、低氮燃烧技术原理

锅炉低氮燃烧主要基于二项技术，包括前置部分气化低NOx高效层状燃烧技术、烟气再循环低氧高效低氮燃烧技术。

1.前置部分气化低NOx高效层状燃烧技术。煤层燃烧过程中氮元素前移技术是一种高效低污染层状燃烧技术，它能降低层燃炉NOx排放，同时提高燃烧效率。其原理是将燃烧分为两个阶段：煤首先在前置气化炉进行缺氧燃烧，缺氧燃烧提供的热量完成气化室煤的气化热解过程。

2.烟气再循环低氧高效低氮燃烧技术。在可燃组分充足的缺氧状况下，保证充足的反应时间，燃料中的氮会生成少量的NOx和大量的N2。基于上述研究，形成了“烟气再循环低氧高效低氮燃烧技术”。其机理是将烟气混入一次风中，降低一次风氧含量，加大总风量，降低燃烧层温度，从而达到降低NOx的排放。虽然温度、氧含量有所降低，但燃烧速率上升，提高了锅炉效率。该工艺技术脱硝效率在10-15%之间，技术相对成熟。

二、火电厂锅炉烟气脱硝技术

1.SCＲ脱硝--选择性催化还原法。选择性催化还原技术(SCＲ)是将氨气(NH3)注入烟道与烟气混合，NH3在催化剂条件下能在较低温度(280～400℃)选择NOx发生化学反应生成氮气和水，从而使烟气中NOx含量降低，NOx脱除效率可达80%～90%。SCＲ脱硝--工艺流程液氨经蒸发器后形成氨气，氨气按照设计配比和稀释风机来空气进行均匀混合。稀释氨气经流向涡增强混合器（感觉这句话不通顺）和省煤器后烟气均匀混合，经导流/整流装置后进入SCＲ反应器。在催化剂作用下还原剂与烟气中NOx反应生成N2和H2O，完成NOx脱除。

2.SNCＲ脱硝--选择性非催化还原法。选择性非催化还原技术(SNCＲ)是将含有氨基的还原剂喷入到锅炉炉膛中900～1100℃的区域内，还原剂快速热解成NH3并和烟气中NOx进行还原反应，把NOx还原成N2和H2O。该技术建设周期短、投资少，效率可达30%～50%。

3.SNCＲ/SCＲ脱硝--选择性催化还原法工艺与选择性非催化还原法工艺混合法，SNCＲ/SCＲ混合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。SNCＲ/SCＲ混合脱硝工艺具有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，还原剂与烟气中NOx在没有催化剂参与的情况下发生还原反应，实现初步脱硝。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反应器，在有催化参与的情况下进一步脱硝。

4.烟气脱硝装置系统主要由尿素溶液制备系统、尿素溶液输送系统、稀释水系统、尿素溶液喷射系统、压缩空气系统、蒸汽系统；COA烟气脱硝系统主要由脱硝剂制备系统、脱硝剂喷射系统及压缩空气系统组成。本装置系统控制器采用SM202，冗余配置2套主控制器，脱硫除尘及COA脱硝系统和3套SNCR系统各配置1套主控制器。上位机软件采用MACSV5.2.5B，系统人机接口设备配置2台操作员站，1台工程师站,以便对参数报表组态、实时监控，同时对重要参数进行联锁。在吸收塔出、入口压力均采用三重冗余变送器测量，经数据处理后用于计算吸收塔床层压降，用于PID回路的过程值反馈。一是清洁烟气再循环控制回路：为了提高吸收塔的吸收效率，当烟气流量降低时，通过烟气流量控制回路调节清洁烟气再循环风挡，将清洁烟气补充进原烟气中。本调节回路以脱硫岛烟气流量为被控对象，以烟气再循环风挡为调节对象，通过烟气再循环风挡，保证进入吸收塔烟气的流量始终不低于设定值。二是布袋清灰压力控制回路：布袋除尘器的清灰控制系统可以监控布袋除尘器前后压差。在脱硫除尘装置调试及运行过程中，必须随时根据布袋除尘器压降，确定最佳的清灰周期，以保证布袋的寿命。

5.脱硝装置中改善空预器应对方法。

（1）对氨的逃逸量进行控制。一是增设氨逃逸在线监测装置，通过对氨逃逸率的实时监测以对脱硝装置的工作状态进行确定，以便及时发现问题并予以调整。二是加强对脱硝装置的日常维护。设备检修维护人员应当在停炉期间对烟道的导流板和喷氨嘴进行全面检修，以避免因导流板故障或喷射系统故障引起NOx的分配不均，导致氨逃逸率增高。三是增强对脱硝系统的吹灰管理，每台吹灰器依照自上而下的催化剂分层依次运行，同时严格依照操作规范对吹灰压力与温度进行控制，避免因压力过大或温度过高导致催化剂的损毁。

（2）对反应温度进行控制。脱硝装置的最佳反应温度应在310℃到420℃之间。一旦温度低于这一区间，就会引起催化剂活性的降低，从而导致喷入的氨无法充分反应。脱硝装置NOx脱除率同温度的对应在机组低负荷运行时，一旦发现脱硝系统入口烟道温度低于310℃，应立即退出。

（3）增加冲洗装置。为提升空预器清灰效果，可通过改善导热元件表面清洁度来改善结垢程度。鉴于化合物具备优良的水溶性，在出现空预器堵灰的情况后可通过高压水冲洗装置对空预器进行清洗，以消除堵灰现象。一般来说，经过高压水冲洗，空预器阻力多可恢复正常。

三、发展与前景

依据目前我国火电厂锅炉烟气脱硝技术研究现状来看,脱硝技术分门别类且各具特点,在不同的煤质及应用中,我们选用的技术也会有所不同,而当前我们正面临着难以进行系统定位及无法准确的进行选择的难题。所以目前的研究将会走向多功能、一体化系统的道路,也即综合性强且应用广泛的脱硝系统。一般我们会结合各类技术的优势进行新的联合,同时为了适应社会发展的需要,还要考虑利用现代化高科技、自动化技术来实现环保节能的综合性脱硝系统。

总之未来我国火电力锅炉烟气脱硝技术发展的宗旨是高效率、低成本、资源化、无污染,同时在环保节能的基础上兼顾经济效益。

参考文献：

[1]宋闯等.燃煤烟气脱硝技术研究进展.环境保护与循环经济,2014，01.

[2]董晓红,倪允之．火电厂烟气脱硝技术探讨[J]．内蒙古环境科学,2014,20(1):40～46.

[3]陈卫国，陈伟．锅炉烟气脱硝改造总结［J］．山东化工，2015，44(12):158，162．