循環(huán)流化床鍋爐煙氣脫硝的技術(shù)改造

    火力發(fā)電廠的燃煤機組在運行過程中排放的煙氣，含有大量的氮氧化物，對于環(huán)境和人體都存在嚴(yán)重的威脅。為了保證電廠工作人員以及周邊居民的人身健康，減少對于環(huán)境的污染和破壞，燃煤機組在排煙前，要對煙氣進(jìn)行脫硝處理，需要增設(shè)相應(yīng)的煙氣脫硝裝置。本文針對燃煤機組中的循環(huán)流化床鍋爐增加煙氣脫硝裝置的技術(shù)改造工藝進(jìn)行了分析，并對其對于機組的影響進(jìn)行了討論。 
　　前言 
　　經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，帶動了人們生活水平的提高，同時也帶動了能源的大量消耗。由于受到技術(shù)條件和資金等的限制，目前我國電力資源的主要來源仍然是火力發(fā)電廠的燃煤機組。但是，煤在鍋爐中燃燒后產(chǎn)生的煙氣，含有大量的氮氧化物，如果直接排放在空氣中，會造成嚴(yán)重的污染，對人們的健康產(chǎn)生威脅。因此，必須在鍋爐中安裝煙氣脫硝裝置，對鍋爐排煙進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，去除煙氣中的氮氧化物之后，才能進(jìn)行排放。 
　　一、煙氣脫硝概述 
　　預(yù)防環(huán)境污染的重要性，已作為世界范圍的問題而被尖銳地提了出來。隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和人們生活水平的提高，大氣污染成了十分嚴(yán)重的問題。因此，研究煙氣脫硝技術(shù)，被許多國家列為防治大氣污染的重點，并相繼建成了一些工業(yè)規(guī)模的實用的處理裝置。火電廠煙氣脫硝裝置主要是用于去除鍋爐煙氣中的氮氧化物，方法有選擇性催化還原（SCR）和選擇性非催化還原（SNCR），是指通過氨或者其相應(yīng)的衍生物，作為還原劑，與煙氣中的氮氧化物進(jìn)行還原反應(yīng)，從而生成無害的氮氣和水，達(dá)到去除氮氧化物的目的。SCR脫硝裝置的脫硝效率可以達(dá)到90%以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出SNCR的20%～50%，但是運行和維護(hù)費用相對較高。而SNCR技術(shù)由于運行經(jīng)費較低，而且應(yīng)用在循環(huán)流化床鍋爐（CFB）中，完全可以滿足國家規(guī)定的電廠鍋爐煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)。加上利用SNCR技術(shù)對CFB鍋爐進(jìn)行技術(shù)改造，可以簡化改造工程量，避免對氣預(yù)熱器、引風(fēng)機及省煤器等方面的改造，相對比較簡便。因此，SNCR技術(shù)十分適用于CFB鍋爐的煙氣脫硝改造。 
　　二、循環(huán)流化床鍋爐煙氣脫硝的技術(shù)改造 
　　主要針對SNCR煙氣脫硝技術(shù)進(jìn)行分析。 
　　1.還原劑的注射 
　　對CFB鍋爐進(jìn)行煙氣脫硝技術(shù)改造，需要選擇適當(dāng)?shù)倪€原劑注射點，確保煙氣脫硝可以起到最佳的效果。根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)和實踐顯示，旋風(fēng)分離器人口可以說是還原劑的最佳注射點。通過對流場的計算，結(jié)合鍋爐的實際運行分析，煙氣在旋風(fēng)分離器內(nèi)停留的時間相對比較穩(wěn)定，在1s左右，而旋風(fēng)分離器中的穩(wěn)定也基本不會發(fā)生變化，還原劑的最佳反應(yīng)停留時間為0.5s，1s左右的停留時間足夠其與煙氣進(jìn)行充分反應(yīng)。 
　　2.還原劑與煙氣的充分混合 
　　通常情況下，鍋爐爐型越大，還原劑與煙氣的混合效果就相對越差，難以保證混合的均勻性，也就無法保證煙氣脫硝的效果。這也一直是困擾SNCR技術(shù)在大型燃煤機組應(yīng)用的重大問題。因此，技術(shù)人員要采取適當(dāng)措施，保證混合的均勻性，就可以極大提高煙氣脫硝的效率和質(zhì)量。 
　　對于CFB鍋爐而言，其旋風(fēng)分離器中的氣流比較混亂，流場復(fù)雜，難以進(jìn)行準(zhǔn)確把握。隨著固相的分離，其中的氣體會沿著分離器的內(nèi)壁進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，而旋轉(zhuǎn)過程中形成的回流區(qū)，為氣相的擴(kuò)散以及還原劑與煙氣的充分混合提供了良好的環(huán)境和條件，對于噴氨脫硝反應(yīng)可以說是非常有利的。 
　　與煤粉爐相比，循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)構(gòu)布置較為特殊。其爐膛出口相對較窄，采用SNCR裝置，可以向多個煙道同時噴入氨水進(jìn)行煙氣脫硝，而狹窄的爐膛設(shè)計加上旋風(fēng)分離器的中心筒，可以起到減緩煙氣流速的效果，使得反應(yīng)時間延長，反應(yīng)更加充分。這也是CFB鍋爐應(yīng)用SNCR的脫硝效率高于普通煤粉爐的原因。而且，CFB鍋爐更設(shè)有兩個及以上旋風(fēng)分離器，可以將氨的利用效率提到最高，減少其逃逸。 

　  3.對機組安全運行的影響 
　　一般情況下，運營中的鍋爐一旦停爐，會造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，而為了減少這種損失，煙氣脫硝裝置的安裝往往都是在機組正常運行的情況下進(jìn)行的。而脫硝裝置的安裝區(qū)域，距離風(fēng)機、風(fēng)道、煙道以及電纜等較近，因此在進(jìn)行施工改造時，需要采取相應(yīng)的措施，對其進(jìn)行施工保護(hù)，避免對于機組運行安全的影響。 
　　三、結(jié)語 
　　總而言之，SNCR煙氣脫硝技術(shù)在循環(huán)流化床鍋爐中的應(yīng)用，可以減少二次污染，對煙氣進(jìn)行凈化，具有較好的脫硝效率。在進(jìn)行技術(shù)改造的同時，要充分考慮其對于循環(huán)流化床鍋爐的影響，在保證機組安全經(jīng)濟(jì)運行的前提下，減少煙氣對于環(huán)境的污染和破壞，兼顧經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。