煤粉锅炉降氮脱硝技术选择及应用窦文

煤粉锅炉降氮脱硝技术选择及应用窦文

窦文

中国石油化工股份有限公司天津分公司热电部天津300270

摘要：随着我国经济的不断发展，我国对于污染物的排放标准的要求也越来越严格。因此对于煤粉锅炉的氮氧化物排放量有了严格的控制，这样可以保护环境，减少对人们身体健康的危害。本文就介绍目前的几种降氮脱硝技术，并且对这些技术进行了比较，为其在实际应用中提供一定的参考。

关键词：煤粉锅炉；降氮脱硝技术；选择及应用

前言

近年来，我国经济快速发展，电力需求和耗燃煤增长。为有效控制火电厂大气污染物排放，我国采取了一系列措施，虽取得了一定成效，但燃煤机组装机容量还将不断增涨，火电厂排放的二氧化硫、氮氧化物和烟尘仍将增加，有必要进一步对其管控。“十二五”期间在主要控制指标中已添加“脱硝”这一约束性硬指标。并于2012年1月1日起实施环境保护部和质检总局联合发布的新国家排放标准《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011），特别是在2014年1月9日召开的全国环境保护工作会议中安排部署2014年度内容中强调：即与2013年相比，氮氧化物排放量减少5%。以改善环境质量的需要。为此，龙化化工公司自备电厂煤粉炉需进一步研究如何通过技术改造降低氮氧化物排放量，达到国家新标准要求。

一、影响氮氧化物产生与燃烧的基本因素

根据对煤粉锅炉中燃煤的过程进行观察发现，在燃煤中产生的氮氧化物跟煤粉锅炉的燃烧条件以及方式等因素有关，总结影响氮氧化物的产生的主要因素包括燃煤的品质好坏、煤粉锅炉内温度以及煤粉燃烧停留时间等。1）煤粉炉的温度。煤粉炉中温度的不同也将影响着氮氧化物的产生和燃烧的重要因素之一，要想降低在燃煤中的氮氧化物产生，就必须要合理的控制煤粉炉内的温度；2）燃煤品质。在燃煤过程中不同品质的煤炭在燃烧中产生的氮氧化物是不同的以及燃煤的程度也是不尽相同的。比如燃煤中煤粉的挥发程度等都跟氮氧化物的产生有着密切关系；3）煤粉燃烧停留的时间。在火电厂煤粉锅炉中对煤粉以及燃烧的产物进行合理的控制可以有效的降低燃煤过程中氮氧化物的产生。

二、目前的降氮脱硝技术

氮氧化物是严重的污染物，近些年来我国的排放量逐年上升，超过了二氧化硫的排放量，造成了很大的环境污染，因此对降氮脱硝技术进行研究是刻不容缓的。以下简单介绍了几种降氮脱硝技术：

1、低氮燃烧的技术。低氮燃烧技术是对锅炉内的流场、温度场以及物料的分布进行一定的配置，这样能够改变氮氧化物的生成环境，减少氮氧化物的产生。实现这种技术主要有三种途径：一是降低氧气浓度；二是在氧气浓度较低的情况下延长停留时间；三是在空气较多的情况下降低燃烧温度。这三种方法都可以降低氮氧化物的生成，因此衍生出三种低氮燃烧技术：低过量空气燃烧，这种技术会通过氧气的减少抑制氮氧化物的生成，但是氧气浓度过低时会导致一氧化碳增加，这样未完全燃烧会造成一定的损失。低氮燃烧器技术，这种技术是采用特殊设计的燃烧器，控制燃料和空气的配比从而抑制氮氧化物的生成。空气分级燃烧技术，通过将空气和煤粉混合然后再进行燃烧，这种方法可以降低氮氧化物的生成但是会造成炉膛结渣腐蚀的问题。低氮燃烧技术不需要任何的脱销剂并且成本较低，因此是大多数脱销工程的首选。

2、烟气脱硝的技术。烟气脱硝技术主要运用还原剂将基本燃烧完成后的燃料产生的氮氧化合物还原成氮气。这种技术包括选择性催化还原法，即通过利用催化剂将氮氧化物还原成氮气，这种方法的关键是催化剂的选取，要求活性高、寿命长、不产生二次污染并且具有一定的经济效益，另外由于烟气中还夹杂着许多二氧化硫、粉尘等物质，因此在使用这种方法时应当进行烟气除尘和脱硫。选择性非催化还原法，这种方法不需要催化剂，其基本的化学反应和原理与选择性催化还原法基本相同，这种方法的关键在于温度的控制，一般需要九百到一千二百摄氏度，这种方法运行成本相对较低，在机组改造时也比较方便。组合法，即上面两种方法进行结合，进行两级脱销，这种方法将两个工艺的优点结合起来，不仅费用低而且脱销的效率也大大提高，这种方法的关键是氨与烟气的充分混合，只有这样才能够更好的进行降氨脱销。

三、脱销技术的选择

在进行烟气的降氨脱销时由于技术种类比较多，每种技术都存在着一定的优缺点，因此在技术选择中应当把多种技术进行组合，这样才能够更好的达到降氨脱销的要求。以下是几种方法的对比：

对于降氨脱销技术的选择主要有三种方案，方法1为低氮燃烧技术与选择性非催化还原法相结合；方法2为组合法；方法3为选择性催化还原法。这三种方法有一定的优缺点下面用表格进行表述。

在进行降氨脱销时需要对锅炉进行一定的改造，在方法1中要对低氮燃烧部分风喷口和燃烧器进行改造，选择性非催化还原法的喷口进行改造以及要建造脱硝剂储备站。在方法2中要对选择性非催化还原法的喷口进行改造还有要建造脱硝剂储备站另外改造部分锅炉本体的烟道。方法3要建造脱硝剂储备站，改造部分锅炉本体的烟道还需要在催化剂处增加吹灰器。

根据不同的实际情况要选择不同的技术方案，因此应当遵循以下原则：第一，对于氮氧化物的排放量一定要满足国家的标准。第二，应当选用技术成熟的方案，并且有可靠的运行业绩。第三，脱硝剂要有安全方便的储存运输场所。第四，要综合考虑费用、资源消耗、能源消耗多方面因素。第五，要根据煤种选择适应的方案，能够适应燃煤含氮量在一定范围内的变化。第六，降氮脱销不应对环境产生二次污染。第七，在锅炉改造过程中尽量采取简单的方法，并且要合理的布置。

四、脱销技术的应用

在锅炉进行降氨脱销技术时，不仅要选定适当的技术方案，还要对锅炉进行改造，另外在装置运行时还应当注意一系列问题和减排的效果，以下进行简单分析：

1、电耗升高。当改造的锅炉进行送粉的时候，由于在风口管要加装煤粉分布盘和稳燃盾体，这就会导致流通的面积减少，锅炉的风压升高，会大幅度的增加耗电量。在解决这类问题时应当采取加大循环风量等手段，也可以安装高效低阻型的一次风管，这样就可以减少电量的消耗。

2、飞灰含碳量升高，燃烧不稳定。由于进行降氮脱硝，会导致氧气不足，锅炉中的煤炭进行燃烧的时候，无法充分燃烧，这样飞灰的含碳量就会升高。解决这个问题要采用旋转对冲燃烬风系统，这个技术能够改变锅炉炉膛燃烧场，调整炉内的氧气分布，这样在锅炉燃烧的时候能够充分燃烧。

3、脱硝剂的选择。脱硝剂有很多种，针对不同的技术应当选用不同的脱销剂，首先对安全性进行比较，液氨的危险性最高，其次是氨水，而尿素则没有危险。因此应当首选尿素当做脱硝剂。对于经济性进行比较，氨水最好制作定价最低，因此经济性最优。如果在确保安全的前提下，使用氨水是最合适的。

4、性能测试。在进行降氨脱销技术改造后，应当对锅炉的装置进行性能测试，在各项指标都记录后，要进行前后的对比，看看是否达到了降氨脱销的目的，还好确保节约能源，达到经济与环保相结合。

五、结语

随着我国经济的不断发展，我国对于环境保护的要求也更加严格，因此在锅炉降氮脱硝的技术选择与应用上应当给予更多的关注和研究。在降氮脱硝时有多种方案可供选择，主要方法有低氮燃烧的技术和烟气脱硝的技术，但是每一种技术都有一定的优缺点，这就要分析具体的应用环境来对不同的技术进行组合。只有这样才能既能够降低公司的成本，提高公司的经济效益还能够更好的保护环境，实现我国的环境保护目标。

参考文献

[1]朱江涛，王晓晖，田正斌.SNCR脱硝技术在大型煤粉炉中应用探讨[J].能源研究与信息，2006，22（1）：18-21.

[2]周新雅.大型燃煤电站锅炉低氮燃烧技术分析及应用策略[J].华东电力，2003，31（10）：6-11.