联合脱硝技术在燃煤锅炉脱硝技术改造中的应用

摘要：在电力行业，燃煤锅炉的脱硝技术也越来越受到重视，锅炉改造项目数量也在不断增加。目前燃煤锅炉脱硝技术主要以SCR和SNCR两种为主，但这两种技术在实际应用中，要根据具体情况因地制宜，选择最合适的方法，只有结合锅炉实际情况进行的脱硝技术改造才能取得最好的效果。

关键词：脱硝技术；燃煤锅炉；改造；应用

中图分类号：X701 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）06-0085-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.06.051

Abstract： In the power industry， the denitration technology of coal-fired boilers has also received more and more attention， and the number of retrofit projects has been increasing. At present， the denitration technologies for coal-fired boilers are mainly based on SCR and SNCR. However， in practical applications， these two technologies require According to the actual conditions， choose the most appropriate method， and only with the actual conditions of the boiler denitrification technology to achieve the best results.

Key words： Denitrification technology； Coal-fired boiler； Retrofit； Application

為治理燃煤锅炉等设施造成的环境污染，我国在1991年制定并施行了第一部《火电厂污染物排放标准》。近20年，对其进行了不断修订和完善，燃煤锅炉的排放标准也日趋严格。目前，几乎所有的新建电厂都安装了脱硫系统，脱硝系统和技术的改造应用也日臻完善。

1 联合脱硝技术的应用

1.1 NOx的生成原理分析

根据NOx在燃烧过程的生成原理，可以分为燃料型NOx、热力型NOx以及快速型NOx。燃烧型NOx的生成是指含有氮化物的燃料在燃烧过程中与O2反应生成NOx，一般当燃烧温度在600～800°C时就会产生，燃烧型NOx是NOx的主要组成部分，约75%～90%的NOx都是燃烧型NOx；热力型NOx主要在1400°C的高温燃烧区产生，当温度低于1000°C时，热力型NOx产生的量极少，一般观察不到；快速型NOx是所有NOx中含量最少的，只有在碳氢化合物过浓燃烧时才会出现，数量几乎可以忽略不计。所以在探讨NOx的生成机理时，一般以燃烧型NOx和热力型NOx为主。

1.2 NOx的控制方法

NOx的控制主要分为三步即燃烧前控制、燃烧中控制和燃烧后控制。燃烧前控制主要是指在燃料燃烧前进行脱氮处理，但目前这种技术尚处在研究阶段，且技术难度大、成本高，实行的可能性极低；燃烧中控制即燃烧中的脱氮处理，主要从两个方面入手：一是在燃烧过程中不断抑制NOx的产生；二是通过一定的方法还原已生成的NOx。通过对NOx的生成机理的研究，我们可以得知，控制NOx生成量的方法是对燃烧区域温度的控制，降低燃料在高温燃烧区域停留的时长，同时降低氧气浓度。目前，广泛应用的低氮燃烧方法都是在此基础上进行研发的.燃烧后控制主要是指对燃烧后产生的烟气进行脱硝处理，脱硝的方法主要包括：选择性催化还原（SCR）脱硝和选择性非催化还原（SNCR）脱硝两种。在燃烧后产生的烟气中加入含有氮元素的还原剂，在温度适宜的情况下，可以与烟气中的NOx发生还原反应，最终生成水和氮气，从而降低NOx的排放。

2 传统设备脱硝技术改造方案

通过对上述三种方法的对比，可以将传统设备脱硝技术方案分为三步。第一步，对设备燃烧器进行改造，通过对燃烧器的改造，降低NOx的生成量，从而达到排放标准。第二步，添加SNCR技术装置，进一步降低NOx的排放量。第三步，在原有设备的基础上再添加SCR技术装置，从而使NOx的排放量降到最低。通过这三步，可以有效降低NOx的排放，达到节能环保、减少污染的目的。

3 脱硝技术改造方案的实施

3.1 改造燃烧器

对燃烧器进行改造，就是对煤粉进行二次燃烧，控制NOx的含量和飞灰可燃物的量，实验证明，改造后的燃烧器可以最大限度的控制NOx的排放量。

3.2 添加SNCR技术装置

SNCR技术是指在无催化剂的条件下，当炉内的温度达到一定程度时，将还原剂喷入，还原剂与NOx反应生成无害的氮气和水，SNCR技术的投资小，脱硝效率较高，在进行老机组改造时大多应用此技术。

3.3 添加SCR技术装置

添加SNCR技术设备后，为实现脱硝效率的进一步提高，将SCR技术也应用到锅炉脱硝中。在进行SCR改造时，要根据设备的实际情况进行操作，部分锅炉在尾部设置了除尘烟道，尾部无法再进行其他改装，那么就需要将锅炉内的省煤器换成H型省煤器，这样既缩小了省煤器的体积，又不会降低换热量。改装完省煤器后，多余的位置就可以安装SCR技术装置。这样做的好处是不影响设备的正常运转。SCR可以将SNCR中逃逸出来的氨二次吸收，进行脱硝，提升了整体的脱硝效率。SCR脱硝系统包括反应器、催化剂、测量控制系统等，通过加装SCR技术装置，NOx的排放得到了有效控制，大大降低了对环境的污染。

3.4 脱硝技术改造后的运行控制要点

在对燃煤锅炉进行脱硝技术改造后，在实际的设备运行中无疑增加了许多的工作量，这也就为设备的正常运行带来了一定程度上的不稳定因素，对操作人员的日常工作也带来了挑战。在设备运行过程中，要保证锅炉安全稳定的燃烧，同时，还要注意控制NOx的产生量不能超过标准数值。设备运转中，在减少NOx生成量的同时还要注意减少氨气的喷入量，通过燃烧，使SNCR技术和SCR技术充分配合，降低NOx的同时保证锅炉的运行效率。除此外，在设备运行中还要加大监控力度，监察排放指标，当数值濒临临界值或超出临界值时，要及时调整，降低NOx的排放。

下面对重点环节进行分析说明：

（1）催化剂寿命。由于催化剂等使用寿命长短受到催化剂活性的影响，且表面活性会随着催化剂的使用而持续降低，催化剂失活主要分为两种：物理失活和化学失活。物理失活主要是指因炉内高温煅烧造成，催化剂内的固体颗粒附着表面造成的失活。化学失活主要指重金属、碱性物质反应造成的催化剂中毒。在实际操作中，由于燃料燃烧造成的飛灰可能会造成催化剂失活。另外，由于飞灰中钙含量较高，炉内的三氧化硫与氧化钙反应，产生硫酸钙，附着在催化剂表面造成催化剂活性降低。（2）反应温度。当反应器内温度超过催化剂反应最佳温度上限时，副反应加剧，促使反应器内氨气与氧气反应生NO，NO的转化率较低，造成脱硝效率降低。而且，当温度过高时，催化剂的微孔和通道会发生变形，减小有效接触面积，导致催化剂的活性被大幅度降低。当反应器内温度过低时，催化剂的反应受到抑制，导致反应效率持续降低，造成脱硝效果差。因此在运行时要着重控制烟温，避免对催化剂造成影响。（3）氨逃逸的控制。氨逃逸会造成严重的环境污染，另外氨逃逸后会与烟气中的SO2反应，堵塞空预器。因此，应着重控制喷氨量，并将其作为日常管理控制工作的一部分。要保证氨逃逸表测量结果的准确性，锅炉设备正常运转时，SCR出口中氨逃逸量应不超过3ppm，如果超过，需要减少氨气的喷入量，等逃逸量降到小于3ppm的范围内再进行处理，当锅炉内发生局部喷氨过量时，要及时调整。设备正常运转时，要定期处理SCR入口处的积灰，减少堵塞，当空预器差压、SCR差压增大时，应进行声波或蒸汽除灰，直到差压恢复至正常水平为止。

4 取得效果

燃煤锅炉实施脱硝技术改造后，通过一段时间的运行，在现场操作人员掌握操作技能后，可优化生产流程，实质性减少NOx的排放量，确保NOx的排放量达到国家标准。改造后锅炉的气压、气温等均保持改造前的水平，保证了锅炉的正常运转，这标志着脱硝技术对燃煤锅炉的改造取得了十分显著的成效[4]。

参考文献

[1]姜熙伦.锅炉设备及运行[M].北京：北京电力出版社，2006.75.

[2]唐建成，曹红加，蔡昕.联合脱硝技术在燃煤锅炉脱硝改造中的应用[J].华北电力科技，2010，（12）：48.

[3]蔡辉，冯金洋，杨义.联合脱硝技术在燃煤锅炉脱硝中的应用[J].甘肃科技，2016，32（03）：114.

[4]薛凤荣.联合脱硝技术在燃煤锅炉脱硝改造中的应用[J].智能城市，2016，（5）：93.

收稿日期：2018-04-17

作者简介：吕佳威（1991-），男，本科，工程师，研究方向为燃煤机组烟气脱硝技术。