试论联合脱硝技术在燃煤锅炉脱硝改造中的应用

北极星环保网讯:近年来，环境污染问题日益严峻，环保问题受到了国内外的广泛关注。我国对于环保问题十分重视，先后出台了多项关于环境保护的法律法规，对环境污染问题起到了一定的抑制作用。氮氧化物气体是主要的污染源之一，采用常规的处理方式已经难以满足废气排放相关要求，需要不断引进新技术、新工艺，运用现代化手段进行污染源控制。

烟气脱硝技术是一种新型的锅炉脱硝改造技术，在燃煤电站氮氧化物处理中有着十分广泛的应用。本文就针对烟气脱硝系统的运行方式及控制进行研究与分析。

1.引言

烟气脱硝技术是目前燃煤电厂广泛应用的NOx脱除技术。随着环保标准的进一步提高，燃煤电厂脱硝系统进行了超低排放改造，从而对烟气流场均勻性提出了更高的要求。一定的氨／氮摩尔比条件下，脱硝系统还原剂NH3与烟气的均勻混合是NOx高效脱除的保障。如果流场不均勻，容易导致未反应的逃逸氨増加，将引起催化剂腐蚀、空预器堵塞、锅炉效率降低等问题，严重时会影响整个机组安全稳定运行。

2.基础测试工作

烟气脱硝技改与其他项目的脱硝技改具有显著的差异，脱硝技改方案具有特殊性，一般要根据锅炉的实际情况进行方案的选择与确定，并深度关注锅炉与相关辅助设备的运行情况，尤其要重视技改前期的锅炉摸底。

脱硝技改的基础测试对于技改工作的进行有着重要的作用，基础测试主要是常规煤质下的相关参数，包括烟气含量、烟气所包含的成分、烟气系统所遭受的阻力，主要是检测烟气中氧、温度、压力等相关参数。

锅炉的摸底测试中必须在锅炉的满负荷情况下进行测试，主要是要测试烟气中氮氧化物的含量、浓度与温度等相关内容。有些摸底测试中也需要测试75%和50%负荷下的运行情况。基础测试中要根据设备运行的情况，科学设置测点，一般情况下，测点主要包括了省煤器出口、引风机进出口、脱硫系统进出口。

省煤器出口位置的烟气温度较高，由于该位置较为弯曲，导致在测试烟气含量时，结果与实际情况存在较大的偏差。因此，在此处，可以测试烟气的温度、压力等相关参数值。

引风机出口直流段分布好，烟气流动具有较好的稳定性，因此，在此处测试烟气含量的测试结果最好，误差较小，也可以通过其他参数的测试，经由一定的计算来得出省煤器出口位置的烟气含量。

脱硫系统进出口测试技术的发展较好，有些数据可以直接拿来使用。

3.整体改造方案

SCR脱硝系统中催化剂为核心设备，要将其布置于空间有限的锅炉尾部竖井烟道，催化剂的选型和布置为本项目设计的一大关键点。高温脱硝催化剂的运行温度区间为320℃～410℃，结合催化剂模块高度及上下安装检修空间，此处改造预留的脱硝空间最低不能小于3．6m，并且烟气流速需满足催化剂运行要求，催化剂孔内流速小于7m/s。

本项目锅炉烟气中含灰量较低，粉尘含量仅为20g/m3，因此可以考虑选用蜂窝式催化剂。考虑到原有锅炉机组结构紧凑，尾部竖井烟道没有预留安装脱硝催化剂的空间，因此设计过程中的另一大关键点就是锅炉尾部受热面的改造，在各负荷锅炉烟气参数不全的情况下，需为催化剂选择合适的温度区间，为催化剂腾出足够的安装检修空间，同时尽可能让SCＲ脱硝系统适应锅炉运行工况。

另外，锅炉受热面改造需保证不影响锅炉的热效率或将负面影响降至最低，受改造成本约束，改造范围也要尽量缩小，争取利旧原有设备。

4.联合脱硝技术的应用

4.1低温SCR脱硝技术

通常情况下，球团烟气排放的温度要控制在100℃~180℃之间，而在烧结烟气净化过程中使用的V-Ti催化剂的使用温度最低规定为280℃，如果使用脱硫+脱硝或者脱硝+脱硫的联合净化技术，就需要对烧结烟气进行加热处理，才能够使用催化剂。

但是对烧结烟气加热处理的成本比较高。为了解决低温脱硝的问题，使用低温SCR催化剂对其进行处理。目前开发出来的低温催化剂能够适应130℃~260℃的温度。但是对进入SCR反应器内的烧结烟气组成成分要求比较严格。

例如，必须保证二氧化硫的浓度低于10ppm，并且要确保进入SCR反应器内的烟气水分含量比较低。而在当前的脱硫工艺使用过程中，因为进入SCR反应器内的烟气内二氧化硫已经基本脱除，能够满足二氧化硫浓度低于10ppm的要求，但是脱硫过后的烟气水分含量比较高，这样也会对低温催化剂的效果产生一定影响。

而烟气在进行脱硝过程中，需要加入NH3，其会与进入SCR反应器内二氧化硫反应产生硫酸氨。因此在使用SCR处理技术时，将低温SCR脱硝放在石灰石膏湿法脱硫之前，烟气温度和湿度都能达到低温SCR脱硝技术要求。

并且湿法脱硫对球团烟气内的氮氧化物浓度影响比较小。烟气经过脱硫吸收塔处理后，基本能够去除95%以上的二氧化硫，经过湿法脱硫后的烟气湿度较大，后续再加湿电除尘去除烟气里面的水分、粉尘，烟气达标排放。

4.2 CuO吸附法

这一方式在进行脱硫脱硝处理中主要是利用CuO/Al2O3或CuO/SiO2作吸附剂（其中的CuO含量在4%～6%之间），整个反应包含：第一，在吸附器之中，处于300-450℃的温度条件时，SO2与吸附剂相互反应，会形成CuSO4，满足脱硫的要求；在进行脱硝的时候，则是因为CuO与生成的CuSO4针对NH3所还原的NOx本身带有较高的催化作用，并且与SCR法相互结合，实现脱硝处理。

第二，再生器之中利用H2或CH4还原，在还原之后，Cu或Cu2O在吸附剂处理器之中主要是通过空气氧化或烟气氧化形成CuO，也可以重复使用。该方式主要是在吸附温度达到750℃时达到超过90%的脱硫脱硝效果，不会出现新的废弃物，没有二次污染，能达到99.9%的除尘率。但反应的温度偏高，需要为装置加热，并且吸附剂的制备成本也较高。

4.3湿式同时脱硫脱硝技术的分析

湿式同时脱硫脱硝技术在国际上有两种高效的方法，一种是WSA-SNOx方法，另一种则是氯酸氧化法。其中WSA-SNOx方法的工作原理必须通过一种SCR反应器，而烟气中的氮氧化物在受到催化剂的作用立即转化成了氮气，催化剂还会使二氧化硫变成三氧化硫。

而后冷凝器装着转化物在等待凝结，只要混合一定量的水就形成硫酸。这种方法烟气中二氧化硫及氮氧化物的脱除率能达到90%以上，且效果比较理想。WSA-SNOx方法与传统的SCR脱硝工艺相比较，该方法同时脱硫脱硝的技术不仅比传统技术的脱硝效率更高，元素硫还可以得到高效的回收，并且该方法处理过程无废水产生。目前此项工艺已应用于部分商业运行中，项目有着广阔的前景。

5.结束语

总而言之，随着烟气排放问题的不断加剧，环保法律也变得越来越严格。所以现阶段应该考虑一些低成本、稳定运行、高效率的技术，这是技术发展的主要趋势。但是脱硫脱硝技术具有良好的灵活性和经济性，加上国外的研究还不够完善，所以我国还需要加大这一块的研究。

延伸阅读：

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