燃煤电厂锅炉脱硝问题及改造探究

李 亿

身份证号码：130627198601280633

燃煤电厂锅炉脱硝问题及改造探究

李 亿

身份证号码：130627198601280633

煤炭在我国能源结构中占有的比例超过了70%，并且这一情况在很长一段时间内不会改变。燃煤会产生SO2和NOx等一系列大气污染物，进而引发酸雨和光化学烟雾等环境问题。虽然我国已经顺利达到了SO2的减排目标，但是我国的酸雨污染并没有明显的好转，并且正在由传统的硫酸型向硫酸/硝酸复合型转换。所以强化燃煤电厂锅炉脱硝问题改造刻不容缓。基于此，本文将着重分析探讨燃煤电厂锅炉脱硝技术手及改造，以期能为以后的实际工作起到一定的借鉴作用。

燃煤电厂；锅炉脱硝；技术；改造

1 燃煤电厂锅炉脱硝技术分析

1.1 低NOx燃烧技术

1)低过量空气燃烧技术。该技术是优化燃烧装置，降低氮氧化物生产量的有效途径，这项技术不需对燃烧装置进行结构改造，在尽可能降低NOx排放量的同时，提高装置运行的经济性。2)低氮燃烧器技术。该技术的最大特点是在燃烧器的出口实现分级送风以及和燃料之间比例的合理，实现抑制NOx产生的目的。3)空气分级燃烧技术。空气分级燃烧技术主要是控制空气跟煤粉之间混合的一个过程，将燃烧所需的空气逐级送入到燃烧火焰中，让煤粉颗粒在燃烧初期实现低氧燃烧，降低了氮氧化物的排放。分级燃烧技术主要有垂直分级和水平分级两种。4)燃料分级技术。该燃烧技术可以将燃烧分成了主燃烧区再燃烧区以及燃尽区三个区域。5)烟气再循环技术。该技术主要利用低氧和温度较低的特点，从省煤气出口抽出部分的烟气，将其加入到二次或者一次风中，然后将在循环喷入炉膛中合适的位置，降低局部的温度和形成局部还原性气氛，有效抑制NOx的生成。

1.2 SCR工艺技术

SCR法即为选择性催化还原法。选择SCR工艺技术主要具有以下几个方面的优点：一是发生反应的温度较低，一般只需300℃-450℃即可；二是SCR工艺技术的脱硝率高，能够达到80%以上；三是SCR工艺设备运行可靠性高；四是经SCR工艺还原的氮气不会造成二次污染；而SCR工艺技术也存在一些不容忽视的缺点：如烟气的成分比较复杂，其中含有一些成分能够导致重度和高分散的粉尘微粒能够覆盖催化剂的表、降低催化剂的活性、SCR工艺的设备成本和运行费用较高。

1.3 SNC R脱硝技术

在温度为850～1250℃范围内无催化剂条件下，氨或尿素等氨基脱硝剂可选择性地把烟气中的NO还原为N2和H2O。该方法是以炉膛为反应器。脱硝剂喷入炉膛的这一狭窄的温度范围内，无催化剂作用下，尿素的氨基脱硝剂可选择性地还原烟气中的NO，与烟气中的O2基本不发生反应。NO在烟气NOx中的含量约在90%以上，所以尿素溶液还原NO的主要反应为：

2NO+CO(NH2)2+1/2O2→2N2+CO2+2H2O

(见表1)

由于炉内低氮燃烧技术的局限性，对于燃煤锅炉，虽然采用改进燃烧技术可以达到一定的脱除Nox 效果，但脱除率一般不超过60 % ， Nox 的排放仍不能达到令人满意的程度。为了进一步降低Nox 排放，必须对燃烧后的烟气进行脱硝处理。目前工业上应用的炉后脱硝可分为选择性非催化还原法(SNCR)，选择性催化还原法(SCR)。

2 SCR法技术应用及改造

2.1 还原剂耗量

优化由于还原剂的费用占脱硝运行成本的比例较大，通过减少还原剂的消耗量可以有效地降低脱硝运行成本，脱硝装置还原剂大多为液氨而在烟气脱硝装置中氨的扩散、氨与 NOx 的混合和分布效果是影响烟气脱硝效率和避免氨逃逸的关键因素之一，为了避免高的氨逃逸提高系统脱硝率，要求烟气气流和氨浓度分布均匀，可以通过加装导流板来提高烟气速度场和还原剂浓度场的均匀性，这样不会增加反应器内部的压降整流格栅还可以优化进入首层催化剂的气流方向，使烟气垂直进入催化剂层，另外还可以根据实际运行工况对系统的喷氨量进行调整，在浓度高的区域增加喷氨量浓度低区域减少喷氨量。

表1 两种脱硝工艺对比

2.2 吹灰系统优化

反应过程中会生成化合物硫酸氢氨和硫酸铵具有粘性的细小颗粒，引起催化剂表面钝化，即导致催化剂活性降低。这时需要吹灰系统来保证脱硝系统的安全稳定运行，根据 SCR 反应器内的烟气成分和催化剂的性质。目前普遍应用的是声波和蒸汽 2 种吹灰器，当催化剂表面沉积灰尘较小时，蒸汽吹灰器和声波吹扫的效果是等同的；当催化剂表面沉积灰尘量较多时，采用蒸汽吹灰效率更高。因此，对于灰分高的 SCR 项目， 应优先考虑使用蒸汽式吹灰器 ，同时应根据 SCR 装置实际积灰特征选择具体的吹灰方式，另外，无论是否喷氨，在锅炉引风机运行后，应将吹灰系统投入运行。

2.3 催化剂的维护优化

催化剂的正常工作温度为 300～450℃，只有当烟气温度在此范围内时，催化剂才能正常工作。当条件变化时就会导致催化剂失活，催化剂的失活是一个复杂的物理和化学过程。包括：沾污、孔堵塞、中毒和热烧结等。其中，当运行温度过高时，催化剂在长期使用过程中出现微晶结构变化而造成烧结的现象，催化剂的烧结会导致催化剂比表面积的丧失，从而使催化剂的脱硝活性下降。因此，必须严格控制催化剂的反应温度，尤其是在机组启停阶段，同时在设计时根据锅炉设计与燃用煤种。SCR 反应塔的布置、SCR 入口的烟气温度、烟气流速与NO浓度分布以及设计脱硝效率， 允许的氨逃逸量与催化剂使用寿命保证值等因素确定。

总而言之，燃煤电厂烟气中排放的SO2和氮氧化物是造成酸雨和光化学烟雾的最主要的污染物。随着我国“十三五”规划中对大气污染物减排目标的提出，烟气脱硫脱硝技术要求更高的效率和更低的能耗。这就要求我们在以后的实际工作中必须对其实现进一步研究探讨。

[1]张大川，任登敏.燃煤电厂锅炉脱硝问题及改造探究[A].中国能源学会.2015火力发电节能改造现状与发展趋势技术交流会论文集[C].中国能源学会：，2015：4.

[2]张大川，任登敏.燃煤电厂锅炉脱硝问题及改造探究[J].江苏科技信息，2015，26：68-69.

[3]邓华立.135MW燃煤锅炉中SCR脱硝研究[D].华南理工大学，2015.