W火焰锅炉脱硝超低排放技术与经济分析

北极星环保网讯:摘要：针对西南某电厂4台300MW燃煤发电“W”火焰锅炉脱硝提效方案进行技术经济比较，通过常规不同脱硝技术路线的组合，在变化催化剂的加装体积量的条件下进行比较，得出采用LNB+SNCR+SCR可以有效提高“W”火焰锅炉达标排放的可靠性，但会导致脱硝系统的进一步复杂化。同时在初期按照超低排放的要求加装催化剂，可以弱化由于催化剂失效后每次加装不同体积催化剂带来的工作量。

关键词：“W”火焰锅炉；烟气脱硝；技术经济分析

“W”火焰锅炉分布于无烟煤或贫煤地区，具有燃烧稳定、运行可靠及可用率高等优势，但由于炉内温度水平普遍较高，设计空气分级程度通常较浅，从而导致NOx大量生成，即其技术本身决定其NOx控制能力弱于其他燃烧形式的锅炉。根据文献[1]对“W”火焰锅炉NOx排放试验数据的统计，最低值约为650mg/m3，最大值高达1600mg/m3。如“W”火焰锅炉进一步实现超低排放，根据环保产业技术要求低氮燃烧技术（LNB）[2]改造应作为脱硝改造的首选方案[3]。

本文针对西南某电厂“W”火焰锅炉经LNB改造后，在不影响机组安全经济参数的条件下，NOx排放浓度可以控制在850mg/m3以下，该机组后续再进行脱硝改造。根据本工程的超低排放改造技术经济比较，为“W”火焰锅炉NOx超低排放治理提供一定的依据。

1脱硝技术简介

1.1选择性非催化还原（SNCR）

SNCR基本原理是把含有NHx基的还原剂喷入炉膛温度为800～1200℃区域，在没有催化剂的条件下，还原剂迅速分解或挥发成NHx，与烟气中的NOx进行反应，使其还原为N2和H2O。

SNCR系统不需要催化剂，投资较小，但一般情况下逃逸氨浓度较高，与烟气中SOx反应生成的硫酸氢铵会腐蚀和堵塞下游设备。

1.2选择性催化还原法（SCR）

SCR脱硝是利用NHx与催化剂在温度为300～420℃时，将NOx还原为N2。SCR脱硝中催化剂选取是关键[4]。对催化剂的要求为活性高、寿命长、经济性好并且不产生二次污染的物质。

目前由于脱硝装置主要布置在高灰区域，烟气环境复杂，某些污染物可使催化剂中毒；高分散的烟尘微粒可覆盖在催化剂的表面，使催化剂的活性降低；系统中存在的一些未反应的NHx和烟气中SOx作用，生成易于腐蚀和堵塞设备的硫酸氢铵[5]，同时高灰布置进一步加剧设备的堵塞。

SCR系统脱硝效率高，研究表明部分可以达90%以上，但系统投资和运行费用较高。

1.3SNCR+SCR联用

结合SNCR和SCR脱硝技术的优缺点[6]。SNCR投资费用低且不能有效可靠地控制出口氨逃逸，而SCR由于是在催化剂的作用下，可以有效降低氨逃逸，国内一般控制逃逸氨于3×10-6（体积分数，下同）以下，欧洲控制在2×10-6以下，日本控制在1×10-6以下，可以有效减弱后续设备的腐蚀和堵塞，同时可以有效避免由于脱硝初始NOx浓度过高，SCR系统不能稳定有效控制NOx排放浓度问题。

该技术一般应用于小型锅炉或高NOx排放浓度的“W”火焰锅炉。

2“W”火焰锅炉超低排放技术选择

根据“W”火焰锅炉高NOx排放的特点，如要实现超低排放要求，采用单一SCR脱硝技术，脱硝效率需要高达94%，甚至更高。因此要求脱硝系统入口流场、温度场和NOx/NH3浓度场分布极为均匀方可达到。

鉴于这一特点，“W”火焰锅炉如实现超低排放一般采用SNCR+SCR技术，这一联用技术可以充分将“W”火焰锅炉炉膛高温区域分布较大这一优点应用SNCR脱硝技术，部分工程SNCR脱硝效率可以达到40%左右，同时有效降低SCR入口NOx浓度，使SCR脱硝效率控制大于90%脱硝效率即可满足超低排放要求，降低对SCR系统流程均匀性分布要求。

2.1还原剂

目前应用于脱硝的还原剂主要是含有NHx基的物质，如氨、尿素、氨水、碳酸氢铵等。

采用SNCR技术要求还原剂喷入需要一定强度，以满足脱硝还原剂与烟气的充分混合，进而最大限度发挥SNCR脱硝优势，因此SNCR一般不采用气态氨作为还原剂，而采用稀释后的氨水或尿素溶液作为还原剂。

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