SNCR脫硝+爐內(nèi)脫硫技術(shù)原理及其存在的問(wèn)題

　　摘要：我國(guó)大型火電廠煙氣脫硫主要采用石灰石/石膏濕法脫硫工藝，該技術(shù)脫硫效率高，但系統(tǒng)復(fù)雜、投資較大、占地面積大、運(yùn)行成本較高。新建小型燃煤鍋爐的二氧化硫和氮氧化物(以NO2計(jì))的排放均應(yīng)控制在100 mg/m3以內(nèi)，這就要求燃煤鍋爐必須肩負(fù)污染物排放控制與生態(tài)保護(hù)的環(huán)境責(zé)任，并肩負(fù)應(yīng)對(duì)氣候變化的歷史責(zé)任，SNCR脫硝+爐內(nèi)脫硫技術(shù)在此方面就發(fā)揮了重大作用。

　　關(guān)鍵詞：CFB鍋爐;脫硫脫硝技術(shù)原理;問(wèn)題

　　1.工程概況

某工程建設(shè)2*150t/h機(jī)組，配套建設(shè)脫硫島裝置對(duì)2*150t/h爐后煙氣進(jìn)行脫硫、脫硝。鍋爐型式為TG-150/9.81-14，鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量為150t/h，過(guò)熱器出口蒸汽壓力為9.81MPa，過(guò)熱器出口蒸汽溫度為540度。對(duì)于高硫煤，用石灰石作添加劑可實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)脫硫，氨水或尿素作還原劑可實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)脫硝，效率可達(dá)95%以上，通過(guò)控制爐膛溫度和分級(jí)燃燒可以實(shí)現(xiàn)低NOX排放。近年來(lái)，CFB鍋爐作為一種環(huán)保型鍋爐在工業(yè)生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。

　　2.循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)原理

目前，煙氣脫硫脫硝技術(shù)目前已經(jīng)很成熟，因其系統(tǒng)簡(jiǎn)單，便于操作，價(jià)格低廉，應(yīng)用很廣泛，尤其在蒸發(fā)量小的鍋爐比較占優(yōu)勢(shì)。煙氣脫硫(FGD)是世界上唯一大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的脫硫方法。

基本原理是：鈣基脫硫劑是循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)燃燒過(guò)程中脫硫的最為廣泛應(yīng)用的脫硫劑，它不僅來(lái)源廣，價(jià)格低，更重要的是具有較好的低溫反應(yīng)活性和產(chǎn)物的抗高溫分解性能。

鈣基脫硫劑在循環(huán)流化床燃燒過(guò)程中脫硫的主要反應(yīng)

(1)脫硫劑的熱分解反應(yīng):CaCO3→CaO+CO2-178.4 kJ/mol

(2)脫硫反應(yīng):CaO+SO2→CaSO3

(3)氧化反應(yīng):CaSO3+1/2O2 →CaSO4+501.1 kJ/mol

其中，(1)反應(yīng)表明，石灰石等鈣基脫硫劑必須熱解成CaO才能有效固硫。這就是石灰石煅燒過(guò)程。石灰石煅燒溫度非常重要，溫度低于800℃則煅燒程度低，高于930℃則使產(chǎn)生的CaO晶格發(fā)生變化，尤其是孔隙變小或燒結(jié)堵塞，使CaO反應(yīng)表面積變小因而降低反應(yīng)活性。一般在850～910℃之間為最佳煅燒溫度。(2)、(3)反應(yīng)式，是CaO的固硫反應(yīng)和氧化反應(yīng)，產(chǎn)生亞硫酸鈣和較穩(wěn)定的硫酸鈣。

　　從反應(yīng)(1)和(3)就可以看出，脫硫反應(yīng)中脫硫劑熱解為吸熱反應(yīng)，固硫反應(yīng)為放熱反應(yīng)，分析爐內(nèi)噴鈣脫硫影響鍋爐熱效率的因素主要有：a、噴射的鈣基吸收劑量過(guò)剩，導(dǎo)致吸收劑熱解吸熱，消耗爐內(nèi)熱量;b、吸收劑的輸送介質(zhì)為冷空氣，相當(dāng)于增加鍋爐漏風(fēng)、排煙熱損失有所增加。但是經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)研究，后面一種影響對(duì)于鍋爐熱效率的變化甚微，因此影響鍋爐熱效率的最大因素就是脫硫劑的利用率即鈣利用率。當(dāng)鈣利用率為35.6%時(shí)，脫硫放熱、吸熱平衡，對(duì)鍋爐熱效率不產(chǎn)生影響，若大于35.6%則對(duì)鍋爐熱效率產(chǎn)生正效應(yīng)，反之產(chǎn)生負(fù)效應(yīng)。

　　爐內(nèi)石灰石脫硫系統(tǒng)，要求石灰石純度>90%，石灰石粒度0～1mm，水分含量<0.5%。國(guó)外大量CFB鍋爐的脫硫運(yùn)行結(jié)果顯示，CFB鍋爐采用爐內(nèi)脫硫技術(shù)，SO2排放完全可以滿足排放標(biāo)準(zhǔn)，CFB鍋爐爐內(nèi)脫硫效率由脫硫劑特性及粒度、床層溫度、鈣硫比等因素決定。爐內(nèi)脫硫可以體現(xiàn)CFB鍋爐潔凈燃燒的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，完全能夠?qū)崿F(xiàn)高效、低污染的清潔燃燒，不僅可以減少電廠占地面積，降低同城投資、廠用電耗和運(yùn)行成本，同時(shí)避免了二次污染。占地面積為濕法工藝的30%～40%，系統(tǒng)布置靈活，適合現(xiàn)有機(jī)組的改造和場(chǎng)地緊缺機(jī)組的新建;工程投資運(yùn)行費(fèi)用和脫硫成本相當(dāng)于濕法工藝的50%～70%;能源消耗如電耗、水耗等，僅為濕法工藝的30%～50%。循環(huán)灰及吸收劑中的氫氧化鈣顆粒迅速與煙氣中的SO2等酸性物質(zhì)混合反應(yīng)，生成CaSO4、CaSO3、以及CaCI2等干態(tài)物質(zhì)，并隨煙氣進(jìn)入布袋除塵器。