煤化工企业煤粉炉低氮脱硝达标新技术的探讨

摘 要：文章主要介绍煤化工企业自备电厂锅炉排放的氮氧化物为达到国家新标准，是如何对130t/h的粉煤炉内部进行低氮燃烧器改造和外部加装SNCR联合脱销的技术探讨。简述了该技术特点和工艺，并对如何利用煤化工废水中回收的氨利用达到脱销效果的设想进行探讨，以确保脱硝率达到国家要求标准。该技术改造的投用将为今后做出范例。

关键词：130t/h煤粉炉；低氮改造；回收氨；脱硝

前言

近年来，我国经济快速发展，电力需求和耗燃煤增长。为有效控制火电厂大气污染物排放，我国采取了一系列措施，虽取得了一定成效，但燃煤机组装机容量还将不断增涨，火电厂排放的二氧化硫、氮氧化物和烟尘仍将增加，有必要进一步对其管控。“十二五”期间在主要控制指标中已添加“脱硝”这一约束性硬指标。并于2012年1月1日起实施环境保护部和质检总局联合的新国家排放标准《火电厂大气污染物排放标准》（GB 13223-2011），特别是在2014年1月9日召开的全国环境保护工作会议中安排部署2014年度内容中强调：即与2013年相比，氮氧化物排放量减少5%。以改善环境质量的需要。为此，龙化化工公司自备电厂煤粉炉需进一步研究如何通过技术改造降低氮氧化物排放量，达到国家新标准要求。

1 脱销技术探讨

1.1 氮氧化物产生原理

氮氧化物是酸雨的成因之一，在一定条件下能产生光化学烟雾污染。对人体健康、生态系统都有直接和潜在的危害。氮氧化物中，NO占有 90% 以上，二氧化氮占 5%-10% ，一般由燃料型、热力型和快速温度型三种形式产生，生成量与煤的燃烧温度有关，电厂锅炉中燃料型NOx是最主要由来，占NOx排放的60%～80%，热力型其次，快速型最少。

1.2 脱硝技术的选择

目前脱硝技术有多种如燃烧前生物脱氮、控制燃烧条件在燃烧过程中脱硝及燃烧后烟气处理脱硝。

中煤龙化公司下属化工公司是化工生产和燃气输送的主体企业，有自备电厂，承担着全厂的供电、供汽、供热任务，设有3台130t/h的煤粉锅炉，因现场条件等因素，初步选择了锅炉内部加装低氮燃烧器的方式，来进行基础性的脱硝改造。2013年已对其中的一台型号为：UG130/3.82 -M2的煤粉炉加装低氮燃烧器，并对燃尽风管进行了改造，计划2014年根据效果对其他锅炉进行内加低氮燃烧器，外装SNCR脱硝装置进行全面脱硝，以满足政府要求，达到国家新标准。

1.3 低氮技术改造原理

氮氧化物的80%是在未加控制的煤粉燃烧中形成的。从煤中析出的活性最强的挥发氮对燃料型NOx生成的影响最大，因此低NOx煤粉燃烧系统的设计主要任务是减少挥发分氮转化成NOx的量。主要方法是采用早期着火和使用控制氧量的燃料/空气分级燃烧技术。龙化化工公司的此次改造就是通过低NOx燃烧技术以炉内影响燃烧的两大关键因素炉膛整体分级和煤粉燃烧过程为重点关注对象，全面实施系统优化，将炉内大空间整体作为对象，通过炉流合理组合及喷口合理布置，炉膛内中心区形成具有较高温度、较高煤粉浓度和较高氧气区域，同时炉膛近壁区形成较低温度、较低CO和较低颗粒浓度的区域，使在炉膛空间上中心区和近壁区三场（温度场、速度场及颗粒浓度场）特性差异化。在燃烧过程上通过对一次风射流特殊组合，采用低NOx燃烧器，强化煤粉燃烧、燃尽并使火焰走向可控，最终形成防渣、防腐、低NOx及高效稳燃多种功能的一体化。

1.4 实施效果与参数对比

通过对锅炉的情况调研，形成了设计方案，并于2013年9月份设备到货10月开始实施煤粉炉低氮燃烧技术项目改造11月完成了空气动力场试验。试验数据如表1。

从表1数据上可以看出，综合脱硝效率达到35%以上。有效改善燃煤锅炉NOx排放情况，降低NOx排放总量，达到预期效果。并为今后加装SNCR（选择性非催化还原脱硝）技术装置，进一步降低30%～50%的NOx脱除率打下坚实基础，有望达到国家新标准要求。

1.5 利用回收液氨实现SNCR脱硝设想

龙化化工公司因采用德国PKM加压气化工艺，会产生含酚氨等高浓度污水，为处理废水公司采用加压汽提水处理技术，将酚、氨进行回收。龙化公司通过组织专家论证与实地勘察，认为可利用回收的液氨做为还原剂，在锅炉内部安装低氮燃烧器的基础上，在外部加装SNCR进行脱硝改造。初步计划是废水回收的氨水储存罐加装循环输送泵模块在混合计量模块与稀释水混合，根据设定的参数和系统反馈信号，氨水溶液经计量后进入喷射系统，在喷嘴内与压缩空气混合，雾化后喷入炉膛内。使之与烟气中的NOX化合，并将其还原成氮气和水。反应式如下：

2NH3+2NO+1/2O22N2+3H2O

2 结束语

目前我国对氮氧化物的减排采取各项措施，确保企业治污设施能够稳定达标运行。对于企业而言，投资低、占地少、时间短、运用灵活达到最好的效果是主要目标，如果能通过企业自有资源进行改造利用，才是最经济事宜的首选措施。龙化公司为达到新标准要求，通过对煤粉炉进行加装低氮燃烧器改造，脱销率达到了设计的效率，且锅炉效率没有降低，再利用废水预处理技术回收的氨进行技术改造，外部加装SNCR系统，大大减少脱硝成本。安装SNCR将对其他化工企业在脱硝改造上起到示范作用。