高分子脫硝技術在循環(huán)流化床鍋爐上的應用

大氣網(wǎng)訊:摘要：本文簡要敘述為確保煙氣達標排放，對循環(huán)流化床鍋爐采用高分子脫硝工藝，進行煙氣脫硝處理。研究內(nèi)容主要包括高分子脫硝工藝原理、脫硝設備工作方式、脫硝設備的設計構造及實際運行情況等，為高分子脫硝工藝原理推廣應用提供可靠的技術支持，同時也為煙氣脫硝深度治理提供新的方向。

關鍵詞： 高分子脫硝；NOx；流化床；煙氣；節(jié)能減排

1 前言

循環(huán)流化床(CFB)鍋爐具有燃料適應性廣、燃燒效率高、污染物排放低、結(jié)構簡單、運行靈活等諸多優(yōu)勢，在國內(nèi)外得到廣泛應用，特別是大型循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展和應用在近年來尤為迅速［1］。

然而隨著環(huán)保政策越來越嚴格，國家對鍋爐煙氣污染物SO2，NOx，粉塵排放限制也日趨嚴格，越來越多的地區(qū)要求實行超低排放［2］，因此大量以前建設的鍋爐必須實行提標改造。

某廠目前有五臺75t/h循環(huán)流化床鍋爐，鍋爐型號UG-75/5.3-M19，由無錫華光鍋爐股份有限公司生產(chǎn)的次高溫次高壓鍋爐，投產(chǎn)于2005年前后，主要對周邊紡織工業(yè)園區(qū)進行集中供汽。

現(xiàn)公司循環(huán)流化床鍋爐氮氧化物原始排放超150mg/m3,采用SNCR脫硝方式后能降至80mg/m3左右，但是氨水消耗量很大，氨水對尾部煙道、空預器器、電除塵等設備危害很大，嚴重影響鍋爐安全經(jīng)濟運行，急需對脫硝工藝進行改造。

2 SNCR與高分子脫硝技術對比

目前，鍋爐煙氣凈化所采用的脫硝工藝，主要有選擇性催化還原法（SCR）、選擇性非催化還原法（SNCR），以及高分子干法脫硝法，現(xiàn)將其中SNCR及高分子干法脫硝法［3］［4］進行介紹及對比，見表1：

（1）選擇性非催化還原法（SNCR）：在高溫段，將還原劑氨水或尿素加除鹽水稀釋至5～20%氨水或者尿素溶液，噴入爐膛，從而將NOx還原為氮氣，此濕法脫硝液態(tài)還原劑在爐膛內(nèi)需要吸收熱量，存在熱量損失，同時 SNCR脫硝效率低，無法滿足超低排放要求。

（2）高分子干法脫硝法：高分子脫硝劑是整個技術的核心，脫硝劑是以高分子材料作為載體，把氨基成分聚合負載在高分子材料上，形成粉體狀材質(zhì)。脫硝劑噴入爐膛中，在高溫區(qū)間發(fā)生化學反應，釋放出大量的含氨基官能團，氨基與煙氣中NOx發(fā)生反應，達到脫除NOx目的。高分子干法脫硝具有投資少、脫硝效率高、改造方便等技術特點，有著廣闊的推廣空間，適用于循環(huán)流化床鍋爐、煤粉爐、垃圾焚燒爐、生物質(zhì)鍋爐、水泥窯爐和煤氣發(fā)生爐的脫硝深度提標改造。

綜合考慮鍋爐自身性能、脫硝成本、工況環(huán)境、燃料以及維護保養(yǎng)等多種因素，決定采用先進的高分子脫硝工藝對鍋爐脫硝系統(tǒng)進行改造。

3高分子脫硝工藝設備設計原則

高分子脫硝工藝中使用固態(tài)高分子材料作為還原劑脫硝，屬活性脫硝劑，在780℃以上的高溫環(huán)境中易被激活、氣化，瞬間與NOx化學反應，還原成N2和H2O。按氣力輸送原理，首先將粉狀高分子脫硝劑通過吸料裝置輸送至儲料倉，采用負壓下料、正壓輸送的措施，使脫硝粉劑與空氣充分混合形成化合物，將混合物料通過管道輸送至球形分配器，再由耐高溫、耐腐蝕噴槍將脫硝劑噴送至鍋爐反應區(qū)域，使脫硝劑混物與煙氣充分混合發(fā)生化學反應，將煙氣中的NOx還原為氮氣等無害氣體，實現(xiàn)脫硝，工藝流程見圖1。在脫硝過程中產(chǎn)生 N2、CO2、H2O 以及其它煙道氣體，不產(chǎn)生其它二次污染物。

4高分子脫硝工藝設備組成

工藝系統(tǒng)主要包括：上料系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)、下料器系統(tǒng)、氣料分配器、噴射系統(tǒng)、電氣儀表及控制系統(tǒng)［4］。

4.1負壓上料系統(tǒng)

負壓上料裝置輸送的方式是由操作人員通過負壓管從料包中將脫硝劑吸入料倉內(nèi)，極大的節(jié)省了人員的操作時間，并做到了通過設備整體的稱重系統(tǒng)與PLC系統(tǒng)控制之間的聯(lián)動，設上、下料位容量數(shù)據(jù)參數(shù)，料倉內(nèi)物料分別在高、低位時由控制系統(tǒng)發(fā)出聲光報警，提醒要加料和料倉已滿料；高位料位數(shù)據(jù)參數(shù)報警時負壓上料裝置自動停止加料。

4.2輸送系統(tǒng)

羅茨風機是整個輸送系統(tǒng)最主要的組件之一，它為整個系統(tǒng)提供足夠的風量及風壓，根據(jù)運行情況變頻調(diào)整。

4.3下料器系統(tǒng)

卸料器由驅(qū)動電機采用變頻控制，以適應鍋爐工況的調(diào)節(jié)，具有運行穩(wěn)定、抗壓性能好、耐磨損的特點，同時與鍋爐爐后在線數(shù)據(jù)連接，做到實時跟蹤調(diào)整。

4.4噴射系統(tǒng)

噴射系統(tǒng)主要由噴槍及其附件組成，通過調(diào)節(jié)下料器的變頻器頻率控制噴槍的流量。輸送管與球形分配器連接，球形分配器出口管通過金屬軟管連接噴槍，見圖2、圖3。

噴槍采用耐磨損、耐熱變形、耐高溫、耐腐蝕且容易維護的材料；霧化效果及覆蓋面積科學合理。

還原劑噴射系統(tǒng)能適應鍋爐最低穩(wěn)燃負荷和BMCR之間的任何負荷下持續(xù)安全運行，并能適應機組的負荷變化和機組啟停次數(shù)的要求。設計安裝位置時，根據(jù)爐膛溫度分布、氣流分布以及煙氣組分分布情況，選擇最佳噴入點，使得脫硝效率發(fā)揮到最佳。

4.4電氣儀表及控制系統(tǒng)

高分子脫硝系統(tǒng)的電氣儀表系統(tǒng)是脫硝裝置中具備可檢測、監(jiān)控、操作等功能的極為關鍵的集成作業(yè)系統(tǒng)，由供配電系統(tǒng)、控制與保護、照明檢修系統(tǒng)、防雷接地系統(tǒng)、電氣附件及儀表，在線分析儀等組成。高分子脫硝控制系統(tǒng)與整個鍋爐控制系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)，儀表和控制系統(tǒng)與主體工程保持一致，滿足整個鍋爐控制系統(tǒng)的運行暢通。脫硝裝置有完善的保護系統(tǒng)，實現(xiàn)應急自動安全停機，實現(xiàn)遠程監(jiān)視和控制。整套脫硝處理系統(tǒng)為自動控制，可單位切換為手動操作，不影響系統(tǒng)的運行。

脫硝PLC系統(tǒng)包括裝置運行的所有參數(shù)歷史曲線，同屏顯示脫硝控制參數(shù)曲線，有效數(shù)據(jù)保存一年。系統(tǒng)能夠記錄機組負荷（或煙氣流量）、爐膛溫度、脫硝設施運行時間、出口NOx濃度、還原劑噴入量。

5結(jié)論

2019年01月高分子脫硝設備投入運行后，已連續(xù)穩(wěn)定運行半年，設備未發(fā)生異常，系統(tǒng)運行正常，符合設計要求，利用鍋爐調(diào)停，對空預器管組積灰、電除塵殼體腐蝕情況等設備檢查，發(fā)現(xiàn)運行情況良好，在鍋爐運行期間，設備自動控制檢測煙氣NOx排放濃度，調(diào)整控制NOx排放濃度在50mg/m3以下，見圖5，做出了環(huán)境保護應有的貢獻。

6參考文獻：

［1］ 李斌，李拓.中國空氣污染庫茲涅茨曲線的實證研究［J］.經(jīng)濟問題，2014（4）：17-18.

［2］GBl3223-2011，火電廠大氣污染物控制排放標準［S］．

［3］龔玉霞，蘇軼熊，等.基于CHEMKIN對鍋爐SNCR脫硝系統(tǒng)模擬及優(yōu)化［J］.節(jié)能技術，2016（9）：456-459.

［4］韓穎慧，趙毅，等.高分子過氧酸改性鈣基添加劑煙氣同時脫硫脫硝實驗研［J］.中國機電工程學報，2012，35：31-36.

［5］金峰.PLC分散控制系統(tǒng)在火電廠的應用前景分析［J］.華東電力，2002（7）：26-28.