链条锅炉脱硝工艺及优化组合方案的选择

文/胡升军，胜利石油管理局有限公司热力分公司河口管理区

1 技术类型分析对比

目前，低氮燃烧技术(LNB)、选择性催化还原技术(SCR)、选择性非催化还原技术(SNCR)SHI 常用的锅炉脱硝治理技术。以下是分别对各个技术的分析比较：

1.1 SCR脱硝技术

该工艺是利用氨对NOx的还原功能，在催化剂的作用下将NOx还原为对大气没有影响的氮气和水。

SCR技术原理

NO在反应器内被还原，锅炉里的烟气，NO2一般约占总的NOx浓度的5%，NO2反应如下：

2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O；6NO2+8NH3→7N2+12H2O

这种技术的优点是脱硝效率一般在70-92%之间，较高，且安全性好。其缺点是投资量大且运行费用高，而且反应温度要求在30 0-400°C之间，不适用于小型层燃工业锅炉，对负荷的变化适应性差，。

1.2 选择性非催化还原烟气脱硝技术

选择性非催化还原技术是要求在锅炉炉膛里合适位置喷入含氮的还原剂，在高温的情况下分解出NH3，将烟气中NOx的选择性地还原为N2和水。但是温度高于1100°C后,NH3则会被氧化为NO

这种技术的优点是;反应温度的要求和链条锅炉炉膛内的温度相符合，使系统的运行更加稳定，选择性非催化还原脱硝技术成熟可靠，能够有效地利用还原剂，设备模块化，占地小，投资及运行成本低，另外对负荷变化适应性强。

其缺点是:脱硝效率较低，一般在30-60%之间;喷入的NH3在温度低于900°C时反应不充分，造成氨逃逸的情况。在温度高于110 0°C后，NH3将会被氧化为NO，使排出的NOx含量升高。

1.3 链条锅炉低氮燃烧技术

链条锅炉低氮燃烧技术原理，主要基于以下四项技术：烟气再循环低氧高效低氮燃烧技术、空气(烟气)分级燃烧技术、前置部分气化低NOx高效层状燃烧技术和粉焦回送还原NOx技术。

1.3.1 前置部分气化低NOx高效层状燃烧技术

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在气化室煤的气化热解过程。第二阶段气化炉热解产生的CO2、CO、CH4、H2等还原性气体，和半焦燃烧产生NOx然后进行还原反应，这样就能减少NOx的排放。

氮元素前移技术是在煤层燃烧过程中的一种高效的低污染层状燃烧技术，这种技术能把低层燃炉NOx的排放降低，以此来提高燃烧的效率。单独使用该技术脱硝效果是不明显的，该技术相对成熟，脱硝效率在10-15%之间，但在一般的小型的锅炉上有必要应用。

1.3.2 烟气再循环低氧高效低氮燃烧技术

原理是降低燃烧层温度并且将锅炉效率和燃烧速率提高，通过将烟气混入一次风中来降低一次风氧含量，加大总风量来实现的，达到降低NOx排放的效果。

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。

该工艺技术相对成熟，脱硝效率在10-15%间。虽然技术投资较少，但是会造成燃烧稳定性下降。因此，用于链条锅炉达到NOx排放降低效果是有待考虑的。

1.3.3 空气(烟气)分级燃烧技术

空气分级燃烧技术是目前国内外普遍采用的、比较成熟的低N Ox燃烧技术。煤燃烧过程是要降低NOx的生成，要求燃烧时降低燃烧速度和温度，应该先在缺氧的富燃料条件下燃烧。通过燃烧生成的一氧化碳和NOx的还原反应，以及燃料氮分解的HCN、CN、NH、和NHx等相互作用或NOx还原分解，从而抑制了NOx的生成。

该工艺技术的脱硝效果有限的，它的脱硝效率是在5-10%之间，需配合烟气再循环低氧高效低氮燃烧技术使用，。

1.3.4 粉焦回送还原NOx技术

粉焦在高温下是很好的NOx还原剂，用于还原烟气中的NOx，所以要求在锅炉尾部烟道设置低阻分离器将烟气中的碳粒分离出来，然后回送到炉膛高温处，达到还原NOx的效果。

该工艺技术有较大的改进余地，技术有待成熟，脱硝效率在5-10%之间，脱硝效果有限。

2 链条锅炉脱硝工艺对比与选择

2.1 技术方面比较

链条供暖锅炉运行的最大特点是负荷多变，所以在脱硝技术方案的选择上，难以满足选择性非催化还原和可控硅整流元件的温度要求，这就需要复杂的调节手段和特别的设计。低氮燃烧工艺几乎没有运行费用，这也是他的突出优点，这对于多年运行的供暖锅炉尤其重要。

选择性非催化还原系统简单，负荷适应性较强，投资省，不用催化剂，而还原剂喷入炉膛温度为750到1100°C之间，链条炉炉膛温度800到1000°C之间，在选择性非催化还原的反应温度内，因此该技术在采暖链条锅炉上使用是一个很好的选择。但是在温度较低运行时选择性非催化还原会出现氨逃逸，所以，可以结合低氮燃烧技术进行改造。

为从技术方面看，采用低氮燃烧(高频头)+选择性非催化还原(选择性非催化还原)组合脱硝工艺是一个可行的组合方案。

2.2 投资及运行费用比较

就投资和运行而言，可控硅整流元件工艺需要催化剂、系统复杂、投资最大、场地占用大并且运行操作要求高。

低氮燃烧工艺运行费用较小，投资不大，所是首选的脱硝技术。从投资和运行费用的角度看，“低氮燃烧(高频头)+选择性非催化还原(SN⁃CR)“的组合是最佳选择。

3 结语

本文通过多种放的分析和比较，低氮燃烧(高频头)+选择性非催化还原(选择性非催化还原)组合”的脱硝方案，是一个最优的方案，希望能为相关研究做出参考。