低氮燃烧+SNCR脱硝技术用于煤粉锅炉分析

王舜

【摘 要】我国以煤为主要能源结构造成的大气污染问题备受人们关注，尤其是区域性的大气污染问题更是影响到了人们的日常生活。其中，NOx污染是由于燃煤锅炉排放而导致的重要问题，目前因为低氮燃烧脱硝技术的应用，而使得NOx排放得到了一定的控制。本文结合工程实例，对NOx的产生和控制进行研究，对低氮燃烧+SNCR脱硝技术用于煤粉锅炉进行研究和探讨，以期为环境保护做出一定的贡献。

【关键词】低氮燃烧 SNCR脱硝技术 煤粉 锅炉

1引言

目前，我国以煤为主要能源结构造成的大气污染问题备受人们关注，尤其是区域性的大气污染问题更是影响到了人们的日常生活。其中，NOx污染是由于燃煤锅炉排放而导致的重要问题，目前因为低氮燃烧脱硝技术的应用，而使得NOx排放得到了一定的控制，本文将对此进行研究和探讨。

2 NOx的产生和控制

氮氧化合物（NOx）是化石燃料和空气在高温条件下燃烧而产生的一种化合物，具体包括一氧化氮、二氧化氮、氧化二氮等，其燃烧机理包括热力性NOx、燃料型NOx、快速性NOx，其中燃料型NOx最多占到95%。

NOx进行控制是根据NOx生成环节，分别是燃烧前控制、燃烧中控制及燃烧后控制。其中，燃烧前控制是利用诸多处理手段，把燃烧煤变成低氮燃烧，但是因为难度太大，且成本不易控制，还未投入实际应用；燃烧中控制是低氮燃烧技术的一种，包括低氮燃烧器、烟气再循环、燃烧分级燃料、空气分级燃烧，技术难度小、经济成本少，但是效率不高；燃烧后控制包括选择性催化还原、选择性非催化还原以及混合法等，大多是利用在烟气中添加含氮还原剂对排放物进行控制，投资成本大、运行费用高，但是脱硝效率显著。

3低氮燃烧+SNCR脱硝技术用于煤粉锅炉

3.1 工程概述

新疆新化化肥有限责任公司现装有1台65t/h +1台75t/h锅炉。为减少锅炉烟气中氮氧化物污染物排放对大气环境的污染，改善当地生态环境，需进行脱硝技术改造，建设烟气脱硝装置，使氮氧化物排放满足环保标准要求。

3.2 低氮燃烧技术的应用

3.2.1 原理

低氮燃烧技术包括两种，分别是深度分级低NOx燃烧技术和回流区蒸汽喷射低NOx煤粉燃烧技术，前者是利用强化燃烧的方法，促进挥发变得更快、更完全地析出，对氧浓度进行控制，对已生成的氮氧化合物进行还原，以此降低NOx排放；后者是利用降低火焰峰面，对NOx的生产进行一定抑制作用。

3.2.2 改造后性能保证值

新疆新化化肥有限责任公司锅炉低氮燃烧改造，采用回流区蒸汽喷射低NOx

煤粉燃烧器+深度分级高效低NOx燃烧系统，改造后，预期实现：

（1）低氮燃烧改造后，锅炉NOx排放在300mg/Nm3（O2=6%）以下，NOx排放比改造前减少60%以上；（2）改造后锅炉维持原运行出力不变，锅炉效率不降低；（3）过热蒸汽温度达到原设计值。过热蒸汽的减温水量在可控范围之内，不大幅度增加减温水；（4）改造后锅炉不结焦、炉膛出口不超温，不发生高温烟气腐蚀，燃烧稳定性明显提高；（5）锅炉最低不投油稳燃负荷不大于50%额定负荷；（6）燃烧器使用寿命保证在5年以上。

3.2.3 改造方案

（1）对锅炉的燃烧装置进行整体改造，四角切圆的燃烧方式，稍微调整一二次风几何切圆；（2）主燃烧器的上方进行分离燃尽风的布置；（3）应用深度分级高效低NOx燃烧系统，进行分离燃尽风燃烧器的设置，以此对NOx排放进行有效控制；（4）对一二次风喷口按照新配风参数进行设计和调整。

基本上，改造方案的整体理念是维持燃烧器的风速和风温，但是通过减少一次风量以及各层风喷头面积来进行调整，从而达到降低NOx排放的目的。

3.3 SNCR脱硝技术的应用

3.3.1 原理

SNCR工艺是一个燃烧后的脱硝过程，在870～1050℃温度范围内，以氨水为还原剂的主要反应为：

4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O

该工艺具有投资成本低、运行费用低、反应产物无毒无污染，无副产物排放的特点。SNCR能用于几乎所有的燃烧装置，使其NOX排放满足或超过大多NOX排放要求。

3.3.2 应用方案

SNCR系统主要包括氨水卸载、储存系统，输送系统、稀释混合系统，计量分配系统，喷射系统，除盐水、压缩空气、蒸汽系统和废水系统等六个部分。还原剂储存及供应系统实现氨水储存、输送。根据生产线运行情况和NOx排放情况，将还原剂和稀释水送入分配系统。分配系统实现各喷射层的氨水溶液分配、雾化喷射和计量。还原剂的供应量能满足锅炉不同负荷的要求，调节方便、灵活、可靠；氨水分配系统应配有良好的控制系统。

（1）氨水溶液卸载、存储系统，全过程直接采用20%的氨水，75t/h 锅炉脱硝系统20%氨水由槽罐车运输到脱硝区，通过卸氨泵向储存罐内注液。65t/h 锅炉脱硝系统20%氨水直接利用甲方原有氨水罐内氨水；（2）输送、稀释混合系统，来自罐区的氨水和稀释水分别通过泵同时输送至稀释混合装置，从而最终被输送至喷雾系统；（3）计量、分配系统，通过对锅炉的实时工况（如烟气量、NOx及O2浓度等）进行分析，打开或关闭某层喷枪，或调整某层喷枪氨水的流量；（4）喷射系统，采用压缩空气将还原剂雾化喷入高温烟气中。本项目喷枪安装炉膛上，喷嘴选用耐高温310S不锈钢，单台75t/h锅炉初步设计SNCR部分选择在炉膛折焰角850-1100℃的位置上布置喷枪喷射还原剂，布置两层，共12支。单台65t/h锅炉初步设计SNCR部分选择在炉膛折焰角850-1100℃的位置上布置喷枪喷射还原剂，布置两层，共12支；（5）除盐水、压缩空气、蒸汽供应系统，系统利用稀释水经将20%氨水溶液经计量混合系统稀释至5-10%氨水溶液进喷枪，喷入炉内进行脱硝反应。本工程压缩空气由甲方提供，喷射雾化系统用压缩空气自电厂厂用压缩空气系统接入，压缩空气气源正常工作压力为0.6Mpa，额定工作压力为0.8Mpa；（6）废水系统，在脱硝区设有排水系统，使氨水储存和供应系统的氨水排放管路为一个封闭系统，氨水排放至废水池，再经由废水泵送到甲方废水处理系统。

4结语

综上所述，本文结合工程案例，对锅炉燃烧中氮氧化物污染物排放控制进行了研究，并提出了相应的低氮、脱硝方案，为同类型锅炉提供一定的借鉴。

参考文献：

[1]丁睿彬. SNCR法脱硝工艺影响因素的初步探讨[J].科技资讯，2010（34）.

[2]赵勇，郑启泉，王运康，陆阳，吴会珍. SNCR脱硝技术在循环流化床锅炉上的应用[J].科技资讯，2013（14）.

[3]刘永红. 探讨SNCR脱硝技术在垃圾焚烧发电厂的应用[J].科技风，2012（17）.

[4]刘小娟，周建.SNCR技术在水泥企业脱硝减排的实效监测[J].科技风，2013（22）.