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火电厂循环流化床锅炉超低排放技术研究

2024-08-23 35 上传者：管理员

摘要：当今时代，社会与国家愈发注重生态环保等相关问题。火电厂行业作为污染较重的行业之一，其治污减排措施优化刻不容缓，需要通过先进技术实现火电厂循环流化床锅炉的超低排放。对此，主要分析了火电厂循环流化床锅炉超低排放技术，首先阐明了循环流化床锅炉超低排放技术在火电厂中的地位与所选技术的可行性，其次明确了循环流化床锅炉超低排放技术的相关原理与技术优势，再次分析了温度对火电厂循环流化床锅炉内部反应的影响，最后明确了脱硝技术的整体效果与运行情况，对未来在实际工作中推行循环流化床锅炉超低排放技术的发展具有现实性意义。

关键词：
SNCR
循环流化床
火电厂
脱销技术
超低排放技术
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关于电力总装机量，当前中国电力供给依然以火电厂发电为核心。伴随着综合国力的提升，人们的生活水平不断提高，更加注重环境保护相关问题，从而对火电厂的节能减排相关工作提出了更高的标准与要求。本文重点研究分析了火电厂发电设备的超低排放相关问题，明确了SNCR（选择性非催化还原）技术在循环流化床锅炉中的各项优势与应用事宜，旨在不断优化循环流化床锅炉，使其在充分使用清洁燃料的基础上，实现二氧化硫、颗粒物、氮氧化物等污染物的超低排放目标。本研究对于火电厂循环流化床锅炉的优化发展具有指导性意义，对于全国范围内的环境保护工作具有理论参考意义。

1、火电厂循环流化床锅炉超低排放技术相关内容

1.1 火电厂循环流化床超低排放技术在现阶段的地位

20世纪70年代，中国便已经开始在火电厂中使用循环流化床锅炉，其属于相对早期的清洁性燃煤技术，主要包括燃烧室、分离器和返料器组等结构。其在作用于内部燃料的进程中，能够直接产生化学反应、循环反应，在一定程度上支撑并推进了中国综合国力的提升。然而，由于所排放的烟气过量，产生了不可逆转的环境污染问题，导致在倡导可持续发展理念下的今天，需要优化火电厂的应用技术，实现降低重金属、烟尘等污染物排放的目标。在国家政策的支持下，超低排放技术得到了广泛的应用与普及。该项技术得到了人们的关注与青睐，且其在实际应用中的占比也越来越大。另外，火电厂循环流化床锅炉超低排放技术具备适应性强、成本低廉等优势，使其能够持续应用发展，不过在未来的应用中，需要加大规范、科学应用相关技术的力度。

1.2 SNCR技术在循环流化床锅炉中使用的可行性

就现阶段的实际状况来看，将SNCR技术应用于循环流化床锅炉，能够达到国家对氮氧化物排放标准的要求，而且根据以往数据信息可知，应用SNCR脱硫技术所达成的效果极为显著，能够脱除70%～80%的氮氧化物。该技术具有实用、经济等优良特征[1]，不仅能达到工业烟气排放要求，还能最大限度地缩减投入成本，促使其应用效率大大提升。在具体使用循环流化床锅炉的过程中，需要同时应用还原剂喷入点与旋风分离器，锅炉内部的烟气被分离器扰动，促使烟气、喷入式还原剂更加充分地进行融合与燃烧反应，而且在分离器中气体能够拥有更长的流动路径，延长了化学反应时间，也会使燃烧反应更加充足。相应的，由于炉膛烟气出口温度和SNCR的反应温度范围相同，因此不会导致NH3氧化现象的出现。这些优势能够保证循环流化床锅炉在应用SNCR脱硝技术后达到50%～70%的脱硝效果。在实际应用中，相关操作人员还应该以现实状况为基准分析问题，并结合各种燃料的特点，确定氮氧化物的实际排放量，大多数情况下，需要将其范围控制在0.5×10﹣4～1.5×10﹣4[2]。

2、SNCR脱硝技术概述

2.1 SNCR脱硝技术特征及反应机理

将SNCR脱硝技术应用于火电厂循环流化床锅炉中，具有技术成熟、成本低廉、操作方便、占地较少等优势。单纯从技术层面分析，SNCR脱硝技术的应用能够减少对昂贵催化剂的需求，减少二氧化硫、三氧化硫等化合物转化率相关问题的出现，消除烟气阻力的干扰，降低二次污染问题的出现概率，同时还能有效缩短施工周期和减少施工人员，规避较多形式的设备故障问题，有效降低维修、保养成本[3]。换言之，即使脱硝设备存在故障问题，也能够保障锅炉与发电机的正常运转，对锅炉机组整体的影响极低，能够应用在改造电厂老机组的工作中，属于相对有效且经济的处理方式。

SNCR脱硝技术的反应机理和应用机理具有一致性，可以通过化学公式表示，具体如下。

还原剂为NH3的反应式为：

还原剂为尿素的反应式为：

由于在燃烧的进程中，火电厂循环流化床锅炉内部的N2O浓度极高，工作人员会更为注重脱除反应中该部分气体。就机理而言，可以将其分化为2个方面，分别为N2O的还原和N2的热解。当循环灰存在于循环流化床锅炉内部时，通过对催化机理进行分析可以明确，循环灰表面会吸附大量NH3[4]。

2.2 SNCR脱硝技术的原理及优势

SNCR脱硝技术主要是指在没有催化剂、炉膛温度达到850～1 250℃的环境中，以喷射的方式将氨基还原剂加入其中，促使氨基还原剂与烟气充分融合，并反应最终生成N2。即便在实际反应中，循环流化床锅炉中存在大量氧气，但是并不会出现氧化反应，能够保障反应的便捷性与有效性。在大多数情况下，还原剂可选择氨水、氨和尿素等[5]。

在火电厂循环流化床锅炉中应用SNCR脱硝技术的主要原因是该项技术具备得天独厚的技术优势，具体如下：①对于火电厂循环流化床锅炉而言，SNCR脱硝技术具有相对丰富的理论研究内容，且已经集合了众多的实验成果与数据，可被视作相对成熟的反应技术，能够应用于商业运营中，并取得颇为可观的收益。而且该项技术在具体应用时脱硝效率较高，一般能达到60%以上。除此之外，火电厂循环流化床在实际应用中具备低温燃烧、分级燃烧等特征，而这些特征与SNCR脱硝技术的应用要求相契合，能够达到氮氧化物的排放标准要求，同时满足使用与生产要求。②使用SNCR脱硝技术时需要充分应用还原剂喷射系统、控制系统，使用前的安装相对简单，且耗时较短，既能够提高作业效率，又能够降低成本。③在循环流化床锅炉中应用SNCR脱硝技术时，不需要多次改动或调整锅炉，甚至不需要调整锅炉日常的参数内容和运行方式，让使用过程更加简单、方便[6]。不仅如此，由于SNCR脱硝技术中发生化学反应需要较高的温度支撑，因而也不需要火电厂额外提供价格昂贵的催化剂，对于企业来说能够节省较大开销，对于企业实力的积聚与国家经济的发展大有助益。

3、温度对脱硝的影响及循环灰的催化作用

3.1 温度对脱硝的影响

相比于火电厂传统的锅炉，循环流化床锅炉超低排放技术的应用对催化剂没有显著需求，却对温度要求严苛。因而，在实际研究中，可以将温度看作为能够直接影响氮氧化物转化率的核心因素。通过实践数据可知，SNCR脱硝技术的应用需要在合适的温度范围内，环境温度如果不满足反应要求，则会降低转化率。此时，NH3和NO的浓度较高，如果环境温度超过了要求温度范围，则会出现NH3氧化现象，导致锅炉中出现大量NO，从而降低NO的转化率。

根据以往实践了解到，当锅炉内环境温度超过最适合的温度范围时，便会产生变换、颠倒化学反应的相关问题，致使NH3的氧化反应成为焦点和重点。不仅如此，尿素在反应中分解出的氨会与氧气发生反应，生成氨水，而非与氮氧化物进行还原反应。由此可知，温度对SNCR脱硝技术应用效果的影响极为显著。结合相关实验数据资料可知，当循环流化床锅炉内部的温度达到850～1 250℃时，能够保证以氨为反应剂的脱硝效率远远高于以尿素为反应剂的脱硝效率，而当温度大于1 250℃时，则以尿素为反应剂的脱硝效率会高于以氨为反应剂的脱硝效率。由此可知，在相同的实验环境中，尿素的反应需要拥有更高温度的环境。

3.2 循环灰的催化作用

在将氮喷射至循环流化床锅炉的过程中，循环灰发挥着难以替代的积极作用，主要表现为其能够在适合的条件下协助N2O与NO发生反应，还能够扮演催化剂的角色，提升二者的反应效率，最终实现超低限度的氮氧化物排放标准。鉴于此，相关人员应加强对循环灰的研究，使其在未来的发展中真正实现充分利用。

总体而言，在将NH3喷射到火电厂循环流化床锅炉中时，脱硝反应的过程中循环灰的浓度较高，固体与气体之间的碰撞、反应能够促使循环灰中所含有的活性成分直接与NH3、NO等成分进行接触、反应，通过循环灰，能够大大提升脱硝反应整体的转化率，有助于降低氮氧化物的排放量。在反应开始前，将循环灰视为床料，不仅能有效提升转化率，还能降低气体中NH3的整体含量，促进超低排放氮氧化物的实现。

4、脱硝的整体要求与实际运行效果

4.1 脱硝的整体要求

4.1.1 脱硝装置系统

需要对锅炉设计进行全面、系统的查验，保证脱硝系统与环保总局的硬性标准要求相适应，这不仅是产品的必要要求，还是购买及应用的基准。操作人员不仅要选择成熟、规范的技术，在预算范畴内设计并应用建设费用，出现问题及时检修，还要设定专职人员定期、定时进行巡查，全面提升设备与技术的应用效率，最大限度地降低不必要的使用风险与器械损失

4.1.2 脱硝装置与配置要求

在投入使用之前，需要保证脱硝装置处于闭合状态，并完善密封处理，保证烟气不会泄漏至大气之中。所有操作需要严格按照说明书要求进行，特别是锅炉温度，不可过高或过低，在保障环境安全与稳定的情况下再进行脱硝反应。

4.2 实际运行效果

结合以往的实践结果可知，SNCR脱硝技术在实际应用中的优势较多，不仅能够在降低催化剂支出的同时有效提高脱硝转化率，还能够在极大程度上降低氮氧化物的排放量，与国家的相关标准、要求相适应，对于环境保护工作的正向影响明显。与传统、落后的脱硝技术相比，SNCR脱硝技术已经凭借其独有优势占领了大部分市场。

虽然目前中国脱硝市场上有2种不同的脱硝技术，即SNCR脱硝技术和SCR脱硝技术，但根据以往的实践与对比可知，SNCR脱硝技术在各个方面的优势更为突出，拥有更加丰富、系统的理论研究成果和丰富的实践经验。与现阶段具体发展形式相结合，能够明确在未来的发展中，非催化还原脱硝技术拥有更加广阔的发展前景，值得研究人员对其进行进一步的应用与推广。

5、结束语

总体来说，火电厂作为存在较重污染的行业之一，其所排放的污染物总量备受社会各界的关注。随着时代的发展，人们的环保意识逐步增强，国家也针对污染物排放作出了相应的要求与规定，社会各界对此抱有无限期待。循环流化床锅炉是火电厂中重要的工作设备之一，也需要满足超低排放标准，有效减少污染物的排放，为环境保护工作贡献力量。本文重点介绍了循环流化床锅炉的相关工艺，并对SNCR脱硝技术进行了系统分析，旨在为相关研究人员与单位提供新的研究思路，推进脱硫脱硝技术的进一步完善，提升工作效率。

参考文献:

[1]陈知源,贾树繁.660 MW超临界循环流化床锅炉返料系统异常原因分析及应对措施[J].工业锅炉,2023,16(6):53-57.

[2]李快,栗照帅,董庭轩,等.湿法磁选对煤粉锅炉粉煤灰和循环流化床粉煤灰中铁和重金属元素的分布影响研究[J].无机盐工业,2016,27(7):32-33.

[3]徐勇敏.燃生物质低倍率循环流化床锅炉燃料水分对密相区温度的影响探讨[J].工业锅炉,2023,12(3):29-31,52.

[4]姚力,崔亚明,冯云鹏.某330 MW循环流化床机组30%额定负荷深度调峰试验研究[J].山西电力,2023,33(2):53-57.

[5]郭琴.SNCR+SCR联合脱硝工艺在中小型循环流化床锅炉烟气超超低排放技术的工程应用[J].广西节能,2022,35(3):43-46.

[6]刘碧莲.烟气循环流化床干法脱硫除尘技术在湖南某煤矸石240 t/h CFB锅炉烟气超低排放项目上的应用[J].广西节能,2021,26(3):49-51.

文章来源:李洪杰,陈亚若,陈智慧.火电厂循环流化床锅炉超低排放技术研究[J].科技与创新,2024,(16):98-100.