燃煤煙氣是二氧化硫和氮氧化物的最主要來源，對生態(tài)環(huán)境影響極大。火電廠作為主要的氮氧化物排放源，需要采用有效的脫硝方法減少NOx的排放。
隨著“超低排放”在全國范圍內(nèi)的推廣，對脫硝技術提出了新的要求。本文結合CFB鍋爐超低排放改造實例，對組合式脫硝的創(chuàng)新應用進行了相應研究。
燃煤鍋爐生成的NOx主要由NO、NO?及微量N?O組成，其中NO含量超過90%，NO?約占5~10%，N?O只有1%左右。
NOx理論上有三條生成途徑：
一是燃料型NOx，燃料中的氮化物在煤粉火焰前端被氧化而成，所占NOx比例超過80~90%;
二是熱力型NOx，助燃空氣中的N?在燃燒后期1300℃以上的溫度下被氧化而成;
三是瞬態(tài)型NOx，由分子氮在火焰前沿的早期階段生成，所占NOx比例很小。目前，NOx控制技術主要有爐內(nèi)低氮燃燒技術和爐外煙氣脫硝技術兩種。
由NOx的形成條件可知，對NOx的形成起決定作用的是燃燒區(qū)域的溫度和過?？諝饬俊Ｒ虼?，通過控制燃燒區(qū)域的溫度和空氣量，可達到阻止NOx生成及降低其排放的目的。
CFB屬于低溫燃燒(一般將料層溫度控制在850℃-950℃之間)，NOx排放濃度一般低于煤粉爐。一般在CFB低溫燃燒條件下，溫度每降低10℃，NOx的排放量平均減少20mg/m3。因此，降低料床溫度是降低CFB氮氧化物排放濃度根本保證。
一般可以通過二次風重新布局、低氧運行模式、增設煙氣再循環(huán)和提高循環(huán)灰分離效率、給煤方式的改造等方式控制CFB來料床溫度，從而達到減少NOx的排放量的目的。
爐外煙氣脫硝技術主要有以下兩種：選擇性催化還原(SCR)技術，選擇性非催化還原(SNCR)煙氣脫硝。
SCR技術原理是把還原劑噴入鍋爐下游300~400℃的煙道內(nèi)，在催化劑作用下，將煙氣中NOx還原成無害的N?和H?O。脫硝效率可以高達95%，是一種成熟的深度煙氣氮氧化物后處理技術，無論是新建機組還是在役機組改造，絕大部分煤粉鍋爐都可以安裝SCR裝置。
受制于鍋爐煙氣參數(shù)、飛灰特性及空間布置等因素的影響，根據(jù)反應器的布置位置，SCR工藝可分為高灰型、低灰型和尾部型等三種：
高灰型SCR是主流布置，工作環(huán)境相對惡劣，催化劑活性惰化較快，但煙氣溫度合適(300~400℃)，經(jīng)濟性最高;
低灰型SCR與尾部型SCR的選擇，主要是為了凈化催化劑運行的煙氣條件或者是受到布置空間的限制，由于需將煙氣加熱到300℃以上，只適合于特定環(huán)境。目前，大部分機組安裝了SCR裝置，均采用高灰型布置工藝。
高灰型SCR脫硝系統(tǒng)可分為催化劑系統(tǒng)、還原劑系統(tǒng)、吹灰系統(tǒng)、氨噴射系統(tǒng)、SCR反應器系統(tǒng)等。
SNCR技術是將氨基還原劑(如氨氣、氨水、尿素)溶解稀釋到10%以下，利用機械式噴槍將還原劑溶液霧化成液滴噴入爐膛，熱解生成氣態(tài)NH?(以液氨為還原劑的SNCR系統(tǒng)噴入爐膛的是氣相氨，不需熱解)，在850~1250℃溫度區(qū)域(通常為鍋爐對流換熱區(qū))和沒有催化劑的條件下，NH?與NOx進行選擇性非催化還原反應，將NOx還原成N?與H?O。
SNCR工藝比較簡潔，也是十分成熟的脫硝技術，相對SCR而言，脫硝效率偏低。但是，由于它的低投資和低運行成本，特別適合小容量鍋爐的使用。目前在歐洲和美國的300MW燃煤電站鍋爐上已有采用該法運行經(jīng)驗，但市場占有率非常低。
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