1、低氮燃烧技术 SNCR工艺
低氮燃烧技术 SNCR工艺是指对燃煤锅炉进行低氮燃烧技术改造与选择性非催化还原法(SNCR)脱硝工艺相结合的,对燃煤锅炉烟气进行脱硝处理的组合式脱硝工艺｡低氮燃烧技术大概可分为:低氮燃烧器､空气分级燃烧､燃料分级燃烧､烟气再循环等几类,此处所采用的低氮燃烧技术形式为烟气再循环｡该技术主要将锅炉尾部部分低温烟气经烟气再循环回抽并与一次风､二次风混合后送入锅炉内,从而降低燃烧区域的的温度,同时降低燃烧区域的氧的浓度,最终降低NOx的生成量｡选择性非催化还原(SNCR)技术是指在没有催化剂的条件下在锅炉合适温度850~1100℃区间内将氨基还原剂喷入该区域,在该温度区域内,还原剂迅速热分解成NH3并与烟气中的NOx进行还原反应生成N2和H2O｡
2、低氮燃烧技术 SNCR工艺在循环硫化床锅炉上的应用
某糖厂有一台170t/h循环流化床锅炉,由于环保要求的提高需要多NOx进行治理,考虑到运行及一次投资费用问题,决定采用低氮燃烧技术 SNCR组合式脱硝工艺｡锅炉的主要参数如下表1:
2.1 针对锅炉形式及参数等的分析
对锅炉低氮燃烧技改措施和基本原理性工艺要求如下
2.1.1控制供煤系统的燃煤颗粒度
保证锅炉入口燃煤粒度控制在8mm以下(最大不超过10mm),以降低锅炉一次风用量｡
2.1.2二次风的合理分级降低一次风风量后,可适当增加二次风风量｡原锅炉设有分层的二次风入口风管,但由于原锅炉设计一次风量较大,因此二次风管道配置偏小,考虑到降低锅炉燃烧系统改造投资成本,基本维持原有的二次风管道分配,在每个二次风管道上设置手动调节门,根据锅炉燃烧情况,调整调节门开度,达到二次风的最佳合理分配｡为了更好的进行分级配风,减少NOx的生成,将锅炉前墙和后墙二次风喷嘴由原来的分三层布置改为分两层布置并将喷嘴位置适当上提,二次风喷嘴结构重新设计以保证二次风的穿透能达到炉膛中心补充氧量,使炉膛上部各处的氧含量均匀燃烧充分,能有效控制炉膛的过量空气系数以达到减少NOx生成的目的｡二次风喷嘴均需重新设计更换,二次风量需适当加大,以适应改造后风量调整的需要｡
2.1.3尾气再循环在控制燃煤颗粒度的条件下,降低锅炉一次风的风量｡同时为了有效减小锅炉一次风含氧量,又满足锅炉一次风流化风量需求,本方案设计从引风机出口挡板门后增设一台离心风机,将引风机出口净烟气通过加压后,送入锅炉一次风机入口,充当锅炉一次风｡以有效降低一次风含氧量,增加风量分配调节裕度｡
2.2 SNCR系统部分
2.2.1氨区系统(主要设备)
氨水储罐:Φ4000×4500mm1台
稀释水储罐:Φ1500×1500mm1台
卸氨泵:Q=30m3/h;H=22m;N=4.0kw;2台(一用一备)
外购的20%的氨水通过槽罐车运输至氨区附近,通过卸氨泵将输送至氨水储罐中进行储存,稀释水采用除盐水,由锅炉区域引至稀释追储存罐中进行储存｡
2.2.2加压泵站模块
氨水加压泵:Q=1.4m3/h;H=120m;N=1.1kw;2台(一用一备)
稀释水加压泵:Q=1.4m3/h;H=120m;N=1.1kw;2台(一用一备)
2.2.3在线稀释模块
主要含电动调节阀､混合器､分配器､流量计;空气过滤器､减压阀､压力传感器､电磁阀组､气体分配器､触摸屏及各路液､气压力显示装置及传感装置等成套设备｡
2.2.4喷射系统
主要包括管道阀门及喷枪等设备,共设置16套双流体雾化喷枪,在锅炉800~1100℃区间上下布置两层,每层8套｡
可根据锅炉负荷进行调整喷枪投入使用的情况｡采用压缩空气对还原剂进行雾化,雾化压缩空气与20%的氨水在喷枪前部进行相遇混合,通过枪管输送以雾化状态喷入锅炉中,与烟气中的NOx进行还原反应得以去除｡
通过低氮燃烧技术改造后,锅炉燃烧情况得以明显改善,使NOx降低45%左右,后续通过SNCR工艺50%~60%的脱硝效率,使锅炉排放烟气中的NOx能够达标排放｡
3、经济性分析
(1)低氮燃烧技术可以将锅炉NOx的排放量降低40%~50%,而SNCR脱硝设备需要向炉内喷氨水或是尿素溶液进行脱硝,SNCR设备的脱硝效率为50%~70%左右(此时可以保证锅炉排放烟气的氨逃逸不超过国家标准),两者相比较,低氮燃烧技术的优势就会显现出来:170t/h循环流化床锅炉若达到NOx排放浓度降至100mg/Nm3目标时,单独采用SNCR脱硝工艺经估算每天需1.2吨左右氨水,每年运行时间约300天｡采用低氮燃烧技术 SNCR联合脱硝工艺和单独采用SNCR脱硝工艺相比可以减少约80%的氨水用量,按每吨氨水3000元计算一年节约氨水的费用就可接近一百万元,低氮燃烧技术的运行成本只是一台功率较小的风机,因此可以说基本没有什么运行成本,因此采用低氮燃烧技术 SNCR联合脱硝工艺每年可节省可观的费用,经济效益非常明显｡
(2)如单独使用SNCR脱硝工艺氨水用量大还会带来锅炉尾部受热面的腐蚀问题,腐蚀速度快还会带来额外的维修费用｡即使采用低氮燃烧技术 SNCR联合脱硝工艺与单独使用SNCR脱硝工艺相比,当NOx的排放浓度降低至相同指标时,采用低氮燃烧技术 SNCR联合脱硝工艺所喷入的氨水量也会大大减少,不但降低了运行费用,也有效减小了对尾部受热面的腐蚀,减少了设备后期的维修费用｡
(3)单独使用SCR脱硝工艺可有较好的脱硝效率,完全可达到排放的要求,但是SCR所使用的昂贵的催化剂,使初步投资较使用低氮燃烧技术 SNCR脱硝工艺大,在运行过程中,虽使用设备的电耗负荷较小,但受催化剂的使用寿命的影响,需要定期更换催化剂,这无疑使运行成本大大的提高,故采用低氮燃烧技术 SNCR脱硝工艺的结合式工艺,即能有较高的脱硝效率,又可大大的降低运行费用｡
4、结论
综上所述,业主170t/h循环流化床锅炉采用低氮燃烧技术进行脱硝技术优势明显,是切实可行的也是非常有效的,在充分满足锅炉NOx排放指标达到要求的情况下不但可大大减少运行成本还可以有效减小尾部受热面的低温腐蚀,可为用户带来可观的经济效益和社会效益｡
文献信息：
潘少冰,李桂琼. “低氮燃烧技术 SNCR”在循环流化床燃煤锅炉上的应用[J]. 广东化工,2016,02:88 99.
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