中小型燃煤锅炉脱硝技术路线的选择

1、中小型燃煤锅炉烟气脱硝技术选择探讨翁安心（浙江百能科技有限公司，浙江 杭州，310012）摘要：介绍了中小型燃煤锅炉常用的几种烟气脱硝技术，并进行了比较。根据不同 脱硝技术的特点及经济性，针对煤粉炉和循环流化床锅炉不同NOx排放的情况下，提出了 脱硝技术的选择方法。关键词：燃煤锅炉、NOx、烟气脱硝、SNCR、SCR我国是以煤为主的能源结构，随着经济技术的发展，燃煤电厂锅炉燃烧产生的污染物 的危害日益严重，如何抑制和降低锅炉燃烧过程中的NOx排放不仅关系到电力行业可持续 发展的问题，而且还关系到国计民生的大事。目前大型火力发电厂燃煤锅炉降低NOx的排放一般都采用SCR脱硝技术，而中小型燃 煤锅

2、炉因为炉型多样，且多为自备电厂，对脱硝技术的选择，脱硝技术的利弊以及投资和 运行成本等了解不够全面。本文主要针对以上问题进行一些分析并为中小型燃煤锅炉脱硝 技术的选择提供参考。1、烟气脱硝技术介绍目前，控制NOx排放的技术措施大体上可分为两类：一类是低NOx燃烧技术（炉内脱 氮技术），即通过运行方式的改进或者对燃烧过程进行控制，抑制燃烧过程中NOx的生成 反应，从而降低NOx的最终排放量。包括低NOx燃烧器、空气分级燃烧、燃料分级燃烧 （燃料再燃）等技术。低NOx燃烧技术具有简单、经济并且有效的特点，但脱硝效率较 低，一般只有3060%，采用低NOx燃烧技术后可以减少后期烟气NOx脱除的设备投

3、资和运 行费用。另一类是烟气净化技术，即把已生成的NOx还原为N2,从而脱除烟气中NOx；目 前国内比较常见的烟气净化技术主要有选择性非催化还原（SNCR）脱硝、选择性催化还原 （SCR）脱硝、SNCR-SCR联合脱硝等。1.1选择性非催化还原（SNCR）烟气脱硝技术选择性非催化还原（SNCR）脱硝技术是向烟气中喷入氨或尿素等含有NH3基的还原 剂，在高温（8001100C ）和没有催化剂的情况下，通过烟道气流中产生的氨自由基与 NOx发生反应，把NOx还原为N2和H2O,在选择性非催化还原反应中，部分还原剂将与烟 气中的O2发生反应生成CO2和H2O，因此还原剂消耗量较大。1.2选择性催化还

4、原（SCR）烟气脱硝技术1作者简介：翁安心，硕士研究生，工程师。主要从事烟气脱硝工程设计及管理。选择性催化还原（Selective Catalytic Reduction,简称为SCR）技术是目前降低N Ox排放量最为高效，且是国内外应用最多最成熟的技术，脱硝率可达80%以上。SCR烟气 脱硝系统采用氨气作为还原介质。SCR脱硝装置的主要组成部分包括一个装催化剂的反应 器，一个氨储罐和一个还原剂注入系统，国外较多使用无水液氨。其基本原理是把符合要 求的氨气喷入到烟道中，与原烟气充分混合后进入反应塔，在催化剂的作用下，并在有氧 气的条件下，氨气选择性地与烟气中的NOx （主要是NO、NO2）发生

5、化学反应，生成无害的 氮气（N2）和水（H2O）。1.3 SNCR-SCR组合烟气脱硝技术SSNCR-SCR联合脱硝技术是将SNCR工艺的还原剂喷入炉膛脱硝技术同SCR脱硝利用逃 逸的氨进行催化反应结合起来，从而进一步脱除NOx，该技术是结合了 SNCR工艺的低费用 特点与SCR工艺的高效脱硝率及低的氨逸出率。理论上，SNCR工艺在脱除部分NOx的同时 也为后面的SCR催化还原脱硝提供了所需的氨。SNCR脱硝工艺可向SCR脱硝提供充足的 氨，但是控制好逸出的氨的分布以适应SCR脱硝所要求的Nox与NH3的混合均匀分布是有 困难的。为了达到该要求，组合脱硝工艺需要在SCR反应器中布置一套混流装置

6、或安装一 个辅助氨喷射系统。通过试验和调节辅助氨喷射可以改善氨气在反应器中的分布效果。SNC R-SCR联合脱硝工艺的运行效率为70%80%，氨的逃逸小于510ppm。1.4三种脱硝技术比较表1烟气脱硝技术比下表是SCR法、SNCR-SCR联合脱硝法及SNCR法烟气脱硝设计参数比较。项目SCRSNCRSNCR-SCR 联合还原剂液氨、氨水或尿素液氨、氨水或尿素液氨、氨水或尿素反应温度320400CNH3： 8501150C 尿素：9001200C前段：850120OC 后段：320400C催化剂采用2+1层催化剂或 更多不使用催化剂SCR区加一层催化剂脱硝效率70%90%30%50% （煤粉炉

7、）5070% （循环流化床锅炉）70%80% （一层催化剂）还原剂喷射 位置多选择于省煤器和空 气预热器之间通常在炉内合适的温 度区间段位置选择同SCR和SNCRSO2/SO3 氧化会导致SO2/SO3氧化不导致SO2/SO3氧化SO2/SO3氧化较SCR低NH3逃逸3ppm10ppm5l0ppm较项目SCRSNCRSNCR-SCR 联合对空气预热器影响NH3与SO3易形成 NH4HSO4造成堵塞或腐44蚀不导致SO /SO的氧 化，造成堵塞或腐蚀 的机会为三者最低SO2/SO3氧化率较SCR低， 造成堵塞或腐蚀的机会较SCR低系统压力损失整套系统约需1000Pa没有压力损失仅一层催化剂，约

8、200300Pa燃料的 影响高灰分会磨损催化 剂，碱金属氧化物会 使催化剂中毒无影响影响与SCR相同投资成本投资成本高仅为SCR的 20%30%比SCR能节省3050%的成 本运行成本运行成本高运行成本最低比SCR能节省2030%2、中小型燃煤锅炉脱硝技术选择原则及方法目前国内常见的燃煤锅炉主要是煤粉炉和循环流化床锅炉，根据已颁布或即将执行的 火力发电厂脱硝技术设计导则、火电厂氮氧化物防治技术政策及火力发电厂烟 气脱硝设计技术规程，燃煤锅炉降低NOx脱硝技术选择原则主要遵循以下三点：脱硝率、NOx排放浓度和排放量必须满足国家和地方的环保法规的要求，选择的 技术需成熟、可靠，并且有一定应用业绩。

9、低氮燃烧技术应作为燃煤电厂氮氧化物控制的首选技术。当采用低氮燃烧技术 后，氮氧化物排放浓度不达标或不满足总量控制要求时，应建设烟气脱硝设施。烟气脱硝设施的单位NOx脱除成本和脱硝投资比例作为综合经济性能评价的标 准，最低者为最佳技术。根据以上原则，煤粉炉一般NOx排放值都较高，因此一般先进行低氮燃烧技术改 造，改造后根据NOx排放情况进行烟气脱硝。根据表1的脱硝技术比较及国家颁布的污染 物排放标准，改造后如果NOx排放值高于400mg/Nm3(干态、标况、6%氧，下同)，则尾部一 般采用SCR脱硝技术。如改造后NOx排放值低于400mg/Nm3，则可选择SNCR/SCR联合脱硝技 术或SCR脱

10、硝技术，根据表1的脱硝技术比较，SNCR/SCR联合脱硝可满足脱硝要求，且投 资和运行费用也比SCR脱硝技术低，应是优先考虑采用的技术。循环流化床锅炉因其燃烧方式的原因，有抑制NOx的作用，一般NOx排放值较低， 为达到国家要求的排放标准，三种脱硝技术都可以考虑。根据我公司已建设并投运的脱硝 工程经验，初始排放浓度在300mg/Nm3以下，可采用SNCR脱硝技术。初始浓度高于 300mg/Nm3,SNCR/SCR联合脱硝技术在循环流化床锅炉上应用效果不是很好，建议采用SCR 脱硝技术。3、结语随着火力发电厂大气污染物排放标准(GB13223-2011)的发布，各地环保局对管 辖内的中小型燃煤锅炉都提出了限期进行脱硝改造的要求，如何选择满足脱硝要求且经济 上可行的脱硝技术是目前很多中小型燃煤锅炉电厂迫切关注的问题，本文也根据作者自身 经验提出了一些建议。但燃煤锅炉型式各异，且各电厂情况不一，因此应结合不同脱硝技 术的特点，对不同的脱硝技术应用进行分析，与专业的脱硝公司进行技术交流，并对选择 的脱硝工艺进行经济评价，使最终选择的脱硝工艺装置经济可行。参考文献1郝吉明，马广大，大气污染