【正文】 燃油、燃?xì)忮仩t煙氣脫硝方案 研究報告 長沙奧邦環(huán)保實業(yè)有限公司 二零一二 年 十 月 燃油、燃?xì)忮仩t煙氣脫硝技術(shù)研究 1 國內(nèi)外脫氮技術(shù)介紹 目前脫氮技術(shù)有兩種，一是低氮燃燒技術(shù)，在燃燒過程中控制 NOx的產(chǎn)生．分為低氮燃燒器技術(shù)、空氣分級燃燒技術(shù)、燃料分段燃燒技術(shù)；工藝相對簡單、經(jīng)濟(jì)，但不能滿足較高的 NOx排放標(biāo)準(zhǔn)。另一種是煙氣脫硝技術(shù)，使 NOx在形成后被凈化，主要有選擇性催化還原 (SCR)、選擇性非催化還原 (SNCR)、電子束法等；排放標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格時，必須采用煙氣脫硝。 1． 1低氮燃燒 技術(shù) 由 氮氧化物（ NOx） 形成原因可知 對 NOx 的形成起決定作用的是燃燒區(qū)域的溫度和過量空氣量。低 NOx 燃燒技術(shù)就是通過控制燃燒區(qū)域的溫度和空氣量，以達(dá)到阻止 NOx 生成及降低其排放 量 的目的。對低 NOx燃燒技術(shù)的要求是，在降低 NOx 的同時，使鍋爐燃燒穩(wěn)定，且飛灰含碳量不能超標(biāo)。 燃燒優(yōu)化 燃燒優(yōu)化是通過調(diào)整鍋爐燃燒配風(fēng)，控制 NOx 排放的一種實用方法。它采取的措施是通過控制燃燒空氣量、保持每只燃燒器的風(fēng)粉 (煤粉 )比相對平衡及進(jìn)行燃燒調(diào)整，使燃料型 NOx 的生成降到最低，從而達(dá)到控制 NOx排放的目的。 煤種不同，燃燒所需的理論空氣量亦不同。因此，在運行調(diào)整中，必須根據(jù)煤種的變化，隨時進(jìn)行燃燒配風(fēng)調(diào)整，控制一次風(fēng)粉比不超過 :1。調(diào)整各燃燒器的配風(fēng)，保證各燃燒器下粉的均勻性，其偏差不大于 。二次風(fēng)的配給須與各燃燒器的燃料量相匹配，對停運的燃燒器，在不燒火嘴的情況下，盡量關(guān)小該燃燒器的各次配風(fēng)，使燃料處于低氧燃燒，以降低 NOx 的生成量。 空氣分級燃燒技術(shù)是目前應(yīng)用較為廣泛的低 NOx燃燒技術(shù) ， 它的主要原理是將燃料的燃燒過程分段進(jìn)行。該技術(shù)是將燃燒用風(fēng)分為一、二次 風(fēng)，減少煤粉燃燒區(qū)域的空氣量 (一次風(fēng) )，提高燃燒區(qū)域的煤粉濃度，推遲一、二次風(fēng)混合時間，這樣煤粉進(jìn)入爐膛時就形成了一個富燃料區(qū)，使燃料在富燃料區(qū)進(jìn)行缺氧燃燒，以降低燃料型 NOx的生成。缺氧燃燒產(chǎn)生的煙氣再與二次風(fēng)混合，使燃料完全燃燒。 該技術(shù)主要是通過減少燃燒高溫區(qū)域的空氣量，以降低 NOx 的生成技術(shù)。它的關(guān)鍵是風(fēng)的分配，一般情況下，一次風(fēng)占總風(fēng)量的 25～ 35%。對于部分鍋爐，風(fēng)量分配不當(dāng)，會增加鍋爐的燃燒損失，同時造成受熱面的結(jié)渣腐蝕。因此，該技術(shù)較多應(yīng)用于新鍋爐的設(shè)計及燃燒器的改造中。 燃 料分級燃燒技術(shù) 該技術(shù)是將鍋爐的燃燒分為兩個區(qū)域進(jìn)行，將 85%左右的燃料送入第一級燃燒區(qū)進(jìn)行富氧燃燒，生成大量的 NOx，在第二級燃燒區(qū)送入 15%的燃料，進(jìn)行缺氧燃燒，將第一區(qū)生成的 NOx 進(jìn)行還原，同時抑制 NOx 的生成，可降低 NOx的排放 量 。 煙氣再循環(huán)技術(shù) 該技術(shù)是將鍋爐尾部的低溫?zé)煔庵苯铀腿霠t膛或與一次風(fēng)、二次風(fēng)混合后送入爐內(nèi)，降低了燃燒區(qū)域的溫度，同時降低了燃燒區(qū)域的氧的濃度，所以降低了NOx 的生成量。該技術(shù)的關(guān)鍵是煙氣再循環(huán)率的選擇和煤種的變化 技術(shù)局限 這些 低 NOx燃燒技術(shù) 設(shè)法建立空氣過量系數(shù)小于１的富燃區(qū)或控制燃燒溫度，抑制 NOx的生成，在燃用煙煤、褐煤時可以達(dá)到國家的排放標(biāo)準(zhǔn)，但是在燃用低揮發(fā)分的無煙煤、貧煤和劣質(zhì)煙煤時還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到國家的排放標(biāo)準(zhǔn)。需要結(jié)合煙氣凈化技術(shù)來進(jìn)一步控制氮氧化物（ NOx） 排放 。 低氮燃燒器技術(shù)：主要通過降低火焰溫度和氧含量減少 NOx產(chǎn)生，可降低 NOx生成量． 30～ 60％。 在排放要求較高時，需采用煙氣凈化技術(shù)。目前應(yīng)用較廣的煙氣脫硝技術(shù)有：選擇性催化還原 (SCR)法、選擇性非催化還原 (SNCR)法、同時脫硫脫硝 (如電子束法、活 性焦還原法 )等。幾種常用煙氣脫硝技術(shù)的比較如下： (SCR)技術(shù) SCR脫硝技術(shù)是在催化劑作用下，用選擇性還原劑 (氨或尿素 )將 NOx還原為無害的氮氣和水蒸氣，是目前國際上技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛的煙氣脫硝技術(shù)，NOx脫除效率 80～ 90％。但投資和運行成本較高。 SCR技術(shù)在德國、 Et本、奧地利、丹麥、美國等國應(yīng)用廣泛，奧地利 AEE、魯奇、日立、三菱、巴布考克等國外脫氮公司擁有較好的 SCR業(yè)績。 AEE公司于 2020年投運的丹麥某電廠 325MW機組脫氮效率達(dá)到 95％。國內(nèi)已經(jīng)投運的 SCR工程 目前僅福建后石電廠 600MW機組，由臺塑美國公司獨資興建。 (SNCR) 選擇性非催化還原脫硝技術(shù)是在鍋爐上煙溫 850～ 1050C處將還原劑 (氨或尿素 )均勻噴入爐膛內(nèi)，生成無害的氮氣和水蒸氣。 SNCR工藝不需催化荊，但需要較離反應(yīng)溫度；反應(yīng)系統(tǒng)簡單、投資較省、運行成本低；脫氨效率一般僅有 20～40％，應(yīng)用較少。 電子束法用高能電子加速器發(fā)射電子束激發(fā)煙氣，產(chǎn)生的多種自由基在常溫下將 S0 NO等氧化為高價氧化物，與注入煙道的氨氣反應(yīng)，生成硫酸銨和硝酸鍍 等。優(yōu)點是同時脫硫脫硝去除率高；系統(tǒng)簡單，建設(shè)費用是同等規(guī)模 FGD的7080％；不使用催化劑；副產(chǎn)物是出路較好的化肥。缺點是耗電量大，運行費用高；目前的電子輻射裝置還不適用于大機組系統(tǒng)。成都熱電廠采用日本荏原公司電子束法脫硫脫硝，處理煙氣量 30萬 Nm3／ h。 煙氣中的 S02通過活性焦碳微孔的吸附催化作用生成硫酸，再熱時生成濃度很高的 s02氣體，根據(jù)需要轉(zhuǎn)化成硫磺、液態(tài) S02等產(chǎn)品，煙氣中的 NOx在加氨條件下經(jīng)活性焦催化還原，生成水和氮氣。脫硫 效率幾乎達(dá) 100％，脫硝率在 80％以上，反應(yīng)在 100～ 200℃低溫進(jìn)行，不需煙氣升溫裝置；不存在吸附劑中毒；建設(shè)費用與電子柬法相當(dāng)，運行費用約是電子柬法一半?；钚越刮椒ㄊ俏鞯?BF(Bergbau— Forschung)公司在 1967年開發(fā)，日本的三井礦山 (株 )公司改進(jìn)后于 1984年 10月建立處理能力 3萬／ Nrash一 1的工業(yè)試驗裝置，經(jīng)過改進(jìn)和調(diào)整達(dá)到長期穩(wěn)定連續(xù)運轉(zhuǎn)，脫硫率 JL乎 100％，脫氬率在80％以上。 技術(shù) 現(xiàn)狀 ： 2． 1 SCR脫硝 技術(shù) 國際上技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛的煙氣脫硝技術(shù)，是在催化劑的作用下， 用還原劑 (氨或尿素 )與煙氣中的氨氧化物反應(yīng)，將 NOx還原生為無害的氮氣和水蒸氣。根據(jù)催化劑種類不同，反應(yīng)溫度范圍 150～ 550C，燃煤電廠 SCR催化劑溫度一般為 350。 C左右。按反應(yīng)器布置方式不同，分為高含塵 SCR工藝和低含塵 SCR工藝。 ： SCR反應(yīng)條件下的化學(xué)反應(yīng)式為： 4NH3＋ 4NO＋ O2＝ 4N2＋ 6H2O 在適當(dāng)催化劑的作用下，對 NO2也有還原去除作用： 4NH3＋ 2NO2＋ O2＝ 3N2＋ 6H2O 6NO2 + 8NH3→7N2+12H2O SCR工藝流程 SCR系統(tǒng)包括煙道、 SCR反應(yīng)器，催化劑，氨噴射系統(tǒng)，脫硝裝置灰斗，吹灰及控制系統(tǒng)，脫硝劑存儲、制備、供應(yīng)系統(tǒng)，檢修儀表和控制系統(tǒng)，電氣系統(tǒng)等。其中，核心部分是 SCR反應(yīng)器。脫硝劑存儲、制備、供應(yīng)系統(tǒng)包括液氨儲存、制各、供 應(yīng)系統(tǒng)包括液氨卸料壓縮機、儲氨罐、液氦蒸發(fā)槽、液氨泵、氨器緩沖槽、稀釋風(fēng)機、混合器、氨氣稀釋槽、廢水泵、廢水池等。液氨的供應(yīng)由液氨槽車運送，利用液氨卸料壓縮機將液氨由槽車輸入儲氮罐內(nèi)，用液氮泵將儲槽中的液氨輸送到液氨蒸發(fā)槽內(nèi)蒸發(fā)為氨氣，經(jīng)氨氣緩沖槽控制一定的壓力及流量，然后與稀釋空氣在混合器中混合均勻，再送至脫硝系統(tǒng)。氮氣系統(tǒng)緊急排放的氨氣則排入氨氣稀釋槽中，經(jīng)水的吸收排入廢水池．再經(jīng)由廢水泵送至廢水處理廠處理。流程如圖所示 三維視圖 SCR反應(yīng)器布置在鍋爐省煤器后，空氣預(yù)熱器之前。此時鍋爐尾部煙氣的溫度足以滿足催化劑運行溫度，不需專門加溫。催化劑容易堵塞。由于含塵量高，必須防止催化劑堵塞，通過使煙氣 均勻布置和布置吹灰裝置可避免催化荊堵塞問題。反應(yīng)過程中發(fā)生副反應(yīng)， S02在催化劑作用下轉(zhuǎn)化為 S03，再與煙氣中的殘留氨反應(yīng)形成硫酸氫銨對省煤器會造成腐蝕。低濃度殘留氨有利于避免形成硫酸氫銨。投資較低，但在舊廠改造中，有時由于場地限制，不能使用高含塵量工藝流程。 SCR三種布置的特點 布置形式 反應(yīng)器位置 特點 高塵 布置 SCR反應(yīng)器設(shè)置在省煤器的下游和空氣預(yù)熱器和粉塵控制裝置上游之間 煙氣溫度在催化劑反應(yīng)的最佳范圍， 煙氣粉塵高，