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摘 要：由于我国煤矿资源相对丰富，锅炉燃料仍然以燃煤为主，不可避免的会在燃烧燃煤同时排放出污染性物质，污染物主要为氮氧化物、硫化物和粉尘。在国家提倡环境保护的今天，如何高效、节能、低投入的减排已经成为大家关注的新焦点和研究方向。文章以实际项目脱硝改造为案例，探讨如何在流化床锅炉内部改造SCR反应区，并配合前端SNCR法脱硝以达到国家超低排放要求。
关键词：流化床锅炉;节能环保;低投入
一、案例简介
项目为开原宏达热电有限公司厂区内6#锅炉脱硝改造，6#锅炉为蒸发量220t/h，单锅筒横置式，单炉膛，自然循环，全悬吊结构，全钢架π型布置。炉膛采用膜式水冷壁，锅炉中部是蜗壳式汽冷旋风分离器，尾部竖井烟道布置两级三组对流过热器，过热器下方布置两组省煤器及一、二次风各两组空气预热器。
2019年按照国家要求的超低排放要求进行脱硝超低改造，经多次讨论交流和方案比较之后，采用SNCR+SCR（内置）脱硝，SNCR反应区布置在汽冷旋风分离器入口烟道水平段，SCR反应区布置在上下级省煤器中间，相比于传统外置反应器，同样可以满足低排要求，又使改造施工量、投入金额达到最少。
二、工艺原理
SNCR（Selective Non-Catalytic Reduction）为选择性非催化还原法，是一种经济又有效的脱硝技术，于上世纪70年代中期首先在日本的燃气、燃油电厂中得到应用，原理是以氨水、尿素等作为还原剂，在喷入锅炉之前雾化或者喷入到锅炉中靠炉内的热量蒸发雾化，气相的氨或者尿素就会分解为自由基NH3和NH2，在特定的温度和氧存在的条件下，还原剂与NOx反应生成了氮气和水。
SCR（Selective Catalytic Reduction）即选择性催化还原法，是指在温度300～420℃范围内喷入还原剂，在催化剂的作用下与烟气中的 NOx 发生选择性催化反应生成氮气和水。
本项目采用的改造方案为二者结合，工艺流程如图1所示：
由于改造时间等因素限制，也为了节省投资，本改造工程并未采用传统烟气外引反应器的脱硝方式，而是利用原竖井烟道改造后作为反应器SCR反应区域，考虑由于烟气流速较大，对催化剂冲击磨损会相对较大，通过计算对SCR反应区域空间的原烟道进行拓宽，整体烟道向炉前扩展0.9m，使烟气流经催化剂层烟气速度控制在7m/s左右，并配合流场模拟，在分离器出口及反应区入口设置导流板，使烟气和氨可以较为均匀的通过催化剂进行反应。
三、运行效果
项目改造完成后，于2019年10月投入使用，根据现场实际运行考察，偏低负荷情况下（蒸汽量小于160t/h） 只需运行前端SNCR反应区即可达到NOx排放低于50mg/Nm3的要求，此时分离器入口烟温高于800℃，SCR反应区为280-300℃;当流化床锅炉负荷提高，SCR反应区温度升高到300℃以上，投入分离器出口补充喷枪，可以保证出口NOx排放值低于超低排放值，根据负荷变动调节计量分配装置即可控制排放值，满足实际需求。
四、问题探讨
1、超低排放的必要性
近年来，随着我国经济总量不断增长，用电负荷也在上升，我国能源资源以煤炭为主，所以无论供暖还是发电用锅炉主要燃料还是煤炭，而且耗量巨大，而燃煤所造成的空气污染给所有人带来很大影响，为了满足人们日益增长的良好生活环境需求，高效、无污染、低投入的脱硝方法值得研究和推广，我國脱硝工艺目前市场主要以SNCR和SCR及混合法为主，脱硝排放值也在近年降到50mg/Nm3，由于排放总量巨大，对排烟实现低排是完全有必要的，钢铁焦化行业也必须进行降低排放措施。
2、脱硝改进
针对喷氨/尿素脱硝存在氨耗能抵消脱硝减排量、催化剂回收再利用、氨逃逸量等问题，仍需细致化工艺流程，做好流场模拟实验和数据计算，研究催化剂再利用效率和经济型等。
3、工艺适用、改进及推广
有别于传统混合法布置，本工艺将SCR反应区布置在锅炉内，节省了改造时间和成本，同时也解决了施工改造时间限制、投资、场地情况等的因素的困扰。此方案比较适合炉内竖井烟道存在合适空间和温度的锅炉，有前端合适温度的SNCR区域配合脱硝，能达到很理想的脱硝效率;改进方面主要体现在如何优化氨有效利用、喷枪喷入的氨与烟气更好混合，以达到最佳利用催化剂活性的目的;虽然案例为循环流化床锅炉，但同样可应用在其他形式的处理烟气工艺之中，如果烟温偏低，也可以换成低温催化剂等，链条炉和窑炉同样可以借鉴。
4、经济性
流化床锅炉SNCR+SCR（内置反应器）混合法脱硝，省去了传统在锅炉后放单独设置的大型钢架及基础，且不需要新增加烟道，在满足超低排放的要求前提下，节省了大量的结构件和工程量，不增加还原剂的投入量等，大大的降低了环保的投资总额，更便于环保低排的推动。
五、结论和建议
1、本案例是应超低排放要求而产生的的一种节能环保、低投入的工艺。对中大型循环流化床锅炉普遍适用，但同时也需根据实际情况对锅炉本体做出适当改造，需配合锅炉生产厂家做好方案的对接，确认是否适用于此案例中的脱硝工艺。
2、在超低排放的基础上，需要对氨逃逸的量进行监控，虽然氨逃逸是难免的，但由于催化剂的作用，烟气中会产生SO3，与未反应的氨生成硫酸氢铵，附着在空预器上沉积，造成堵塞。
3、流化床锅炉脱硝，虽然以脱硝系统为主，但更重的是锅炉本身的良好运行，包括配风、燃烧等，流化床锅炉由于其本身燃烧特性，氮氧化物排放值不高，协同脱硝系统解决氮氧化物的超低排放，实现环境保护、企业无污染、生态化生产的绿色建设，使企业完成低成本高效率处置废弃气体的目标和责任。
参考文献
[1]赵宗让，电厂锅炉SCR烟气脱硝系统设计优化，《中国电力》，第38卷第11期。
[2]赵毅，朱洪涛，安晓玲等.燃煤电厂SCR烟气脱硝技术的研究[J].电力环境保护，2009，25（1）：7-10
[3] 郦建国，朱法华，烟气治理技术发展应用及减排效果，《中国电力》，2018，9
关键词：流化床锅炉;节能环保;低投入
一、案例简介
项目为开原宏达热电有限公司厂区内6#锅炉脱硝改造，6#锅炉为蒸发量220t/h，单锅筒横置式，单炉膛，自然循环，全悬吊结构，全钢架π型布置。炉膛采用膜式水冷壁，锅炉中部是蜗壳式汽冷旋风分离器，尾部竖井烟道布置两级三组对流过热器，过热器下方布置两组省煤器及一、二次风各两组空气预热器。
2019年按照国家要求的超低排放要求进行脱硝超低改造，经多次讨论交流和方案比较之后，采用SNCR+SCR（内置）脱硝，SNCR反应区布置在汽冷旋风分离器入口烟道水平段，SCR反应区布置在上下级省煤器中间，相比于传统外置反应器，同样可以满足低排要求，又使改造施工量、投入金额达到最少。
二、工艺原理
SNCR（Selective Non-Catalytic Reduction）为选择性非催化还原法，是一种经济又有效的脱硝技术，于上世纪70年代中期首先在日本的燃气、燃油电厂中得到应用，原理是以氨水、尿素等作为还原剂，在喷入锅炉之前雾化或者喷入到锅炉中靠炉内的热量蒸发雾化，气相的氨或者尿素就会分解为自由基NH3和NH2，在特定的温度和氧存在的条件下，还原剂与NOx反应生成了氮气和水。
SCR（Selective Catalytic Reduction）即选择性催化还原法，是指在温度300～420℃范围内喷入还原剂，在催化剂的作用下与烟气中的 NOx 发生选择性催化反应生成氮气和水。
本项目采用的改造方案为二者结合，工艺流程如图1所示：
由于改造时间等因素限制，也为了节省投资，本改造工程并未采用传统烟气外引反应器的脱硝方式，而是利用原竖井烟道改造后作为反应器SCR反应区域，考虑由于烟气流速较大，对催化剂冲击磨损会相对较大，通过计算对SCR反应区域空间的原烟道进行拓宽，整体烟道向炉前扩展0.9m，使烟气流经催化剂层烟气速度控制在7m/s左右，并配合流场模拟，在分离器出口及反应区入口设置导流板，使烟气和氨可以较为均匀的通过催化剂进行反应。
三、运行效果
项目改造完成后，于2019年10月投入使用，根据现场实际运行考察，偏低负荷情况下（蒸汽量小于160t/h） 只需运行前端SNCR反应区即可达到NOx排放低于50mg/Nm3的要求，此时分离器入口烟温高于800℃，SCR反应区为280-300℃;当流化床锅炉负荷提高，SCR反应区温度升高到300℃以上，投入分离器出口补充喷枪，可以保证出口NOx排放值低于超低排放值，根据负荷变动调节计量分配装置即可控制排放值，满足实际需求。
四、问题探讨
1、超低排放的必要性
近年来，随着我国经济总量不断增长，用电负荷也在上升，我国能源资源以煤炭为主，所以无论供暖还是发电用锅炉主要燃料还是煤炭，而且耗量巨大，而燃煤所造成的空气污染给所有人带来很大影响，为了满足人们日益增长的良好生活环境需求，高效、无污染、低投入的脱硝方法值得研究和推广，我國脱硝工艺目前市场主要以SNCR和SCR及混合法为主，脱硝排放值也在近年降到50mg/Nm3，由于排放总量巨大，对排烟实现低排是完全有必要的，钢铁焦化行业也必须进行降低排放措施。
2、脱硝改进
针对喷氨/尿素脱硝存在氨耗能抵消脱硝减排量、催化剂回收再利用、氨逃逸量等问题，仍需细致化工艺流程，做好流场模拟实验和数据计算，研究催化剂再利用效率和经济型等。
3、工艺适用、改进及推广
有别于传统混合法布置，本工艺将SCR反应区布置在锅炉内，节省了改造时间和成本，同时也解决了施工改造时间限制、投资、场地情况等的因素的困扰。此方案比较适合炉内竖井烟道存在合适空间和温度的锅炉，有前端合适温度的SNCR区域配合脱硝，能达到很理想的脱硝效率;改进方面主要体现在如何优化氨有效利用、喷枪喷入的氨与烟气更好混合，以达到最佳利用催化剂活性的目的;虽然案例为循环流化床锅炉，但同样可应用在其他形式的处理烟气工艺之中，如果烟温偏低，也可以换成低温催化剂等，链条炉和窑炉同样可以借鉴。
4、经济性
流化床锅炉SNCR+SCR（内置反应器）混合法脱硝，省去了传统在锅炉后放单独设置的大型钢架及基础，且不需要新增加烟道，在满足超低排放的要求前提下，节省了大量的结构件和工程量，不增加还原剂的投入量等，大大的降低了环保的投资总额，更便于环保低排的推动。
五、结论和建议
1、本案例是应超低排放要求而产生的的一种节能环保、低投入的工艺。对中大型循环流化床锅炉普遍适用，但同时也需根据实际情况对锅炉本体做出适当改造，需配合锅炉生产厂家做好方案的对接，确认是否适用于此案例中的脱硝工艺。
2、在超低排放的基础上，需要对氨逃逸的量进行监控，虽然氨逃逸是难免的，但由于催化剂的作用，烟气中会产生SO3，与未反应的氨生成硫酸氢铵，附着在空预器上沉积，造成堵塞。
3、流化床锅炉脱硝，虽然以脱硝系统为主，但更重的是锅炉本身的良好运行，包括配风、燃烧等，流化床锅炉由于其本身燃烧特性，氮氧化物排放值不高，协同脱硝系统解决氮氧化物的超低排放，实现环境保护、企业无污染、生态化生产的绿色建设，使企业完成低成本高效率处置废弃气体的目标和责任。
参考文献
[1]赵宗让，电厂锅炉SCR烟气脱硝系统设计优化，《中国电力》，第38卷第11期。
[2]赵毅，朱洪涛，安晓玲等.燃煤电厂SCR烟气脱硝技术的研究[J].电力环境保护，2009，25（1）：7-10
[3] 郦建国，朱法华，烟气治理技术发展应用及减排效果，《中国电力》，2018，9