关于燃煤锅炉烟气脱硝技术的探究.pdf

第 3 期关于燃煤锅炉烟气脱硝技术的探究刘尚文（宏晟电热公司，甘肃 嘉峪关735100）冶 金 与 材 料Metallurgy and materials第 44 卷 第 3 期2024 年 3 月Vol.44 No.3Mar.2024摘要：在燃煤过程中会产生大量的烟气，且烟气中存在大量 NOX，只有脱除这些物质才能够降低烟气的污染程度，因此，文章运用文献分析法等方法对燃煤锅炉烟气脱硝技术进行了研究与探讨。在探究过程中先对燃煤锅炉烟气脱硝进行了分析，之后对常用的脱硝技术进行了探讨，最后分析了现有技术的改进策略。探究结果表明，常用的烟气脱硝技术有低氮燃烧技术、湿法脱硝技术等，但这些技术仍存在一些不足，无法完全满足生产需求，为此需要根据实际情况对这些技术手段进行优化改进，从而进一步改善脱硝效果。关键词：燃煤锅炉；脱硝技术；催化剂作者简介：刘尚文（1994），男，甘肃甘谷人，主要研究方向：发电厂热能动力。部分工厂对燃煤锅炉的依赖性较强，但是燃煤锅炉在运行过程中会产生一些含有污染物的烟气，若直接排放烟气将会造成环境污染。灵活应用烟气脱硝技术可以促进烟气排放量达到国家标准，因此，在现有研究结果的基础上做好燃煤锅炉烟气脱硝技术的应用工作具有积极意义。1燃煤锅炉烟气及烟气脱硝概述1.1燃煤锅炉烟气燃煤锅炉属于能量转换设备，在工业生产中占据着重要地位。但燃煤锅炉在运行过程中会进行十分复杂的化学反应与物理反应，产生一些烟气。这些烟气中会含有大量的二氧化硫、一氧化氮等重金属颗粒物，以及 SOx、NOx 等酸性气态污染物，其中 NOx 属于大气污染物，不仅会引发酸雨，也会诱发光化学烟雾并对植物造成损害。1.2烟气脱硝的必要性烟气脱硝指的是将生成的 NOx 还原为 N2，从而脱除烟气中的 NOx咱1暂。对工厂来说，进行烟气脱硝十分有必要。首先，进行烟气脱硝符合国家要求。从相关统计数据来看，2004 年燃煤锅炉的 NOx 排放量为 665.7 万吨，对环境造成严重影响，为此相关部门出台了一系列控制 NOx 排放的政策。在这种情况下，工厂只有进行烟气脱硝才能使烟气符合国家的排放标准。其次，烟气脱硝可减少污染。NOx 污染物对大气以及人体健康的影响非常大，只有进行烟气脱硝才能够减少高含量硝酸雨、光化学烟雾、臭氧等问题的发生，继而减少对环境以及人体健康的影响，所以工厂有必要进行烟气脱硝。2常用的燃煤锅炉烟气脱硝技术2.1低氮燃烧脱硝技术进行烟气脱硝的主要目的就是减少烟气中的NOx，而应用低氮燃烧技术可以通过改进燃烧设备、控制燃烧条件等方式有效减少燃烧过程中 NOx 的生成，继而减少烟气中的 NOx，因此低氮燃烧技术也是常用的烟气脱硝技术咱2暂。从实际情况来看，在燃烧过程中会影响 NOx 生成的因素有很多，例如煤种特性、燃烧温度、烟气在高温区的停留时间等，因此在应用低氮燃烧技术时需要从以下方面入手：首先，可以灵活应用低氮燃料，从而减少燃烧过程中 NOx 的生成，继而控制污染物的排放。但这种方式的技术难度相对较大，成本也比较高，所以需要根据实际情况判断是否应用这一方式。其次，可以应用生成脱氮处理技术，即对燃烧锅炉的运行方式进行调整或改进。例如，可以降低燃煤锅炉的空气质量系数、降低燃煤锅炉的空气预热温度、在锅炉烟气中掺加助燃空气并降低助燃空气的氧浓度、应用浓淡燃烧技术等，从而减少烟气中的 NOx。2.2湿法脱硝技术湿法脱硝技术较为常用，且具有成本低、不改变锅炉结构、不改变锅炉操作方式、占地面积小以及设施简单等诸多优势，备受青睐。湿法脱硝技术的核心原理在于利用液体吸收剂来去除燃煤烟气中的 NOx。不过，由于 NO 在水中的溶解性较低，应用该技术时需先将 NO氧化为 NO2。首先，稀硝酸吸收法主要是利用硝酸溶解度大于水这一特性通过硝酸吸收 NOx 中的 NO 与 N2。一般情况下，硝酸的浓度与其吸附作用、脱硝效果呈正比关系，但是在实际应用过程中会受到成本等相关因素的限制，所以在应用这种方法时需要将硝酸浓度控制在 15%20%这一范围内咱3暂。同时，也需要降低吸收温度、增加吸收压力，从而优化脱硝效果。其次，碱性溶液吸收法可以通过 NaOH、KOH 等碱性溶液吸收 NOx，效果较为良好。在应用这种技术时若想提高 NOx 吸收效率可以应用氨-碱溶液两级吸收这种方法，即先让氨、79冶金与材料第 44 卷NOx 以及水蒸气进行反应并形成硝酸铵白烟雾，之后再利用碱性溶液吸收 NOx。2.3选择性催化还原脱硝技术选择性催化还原脱硝技术即 SCR 技术，指的是在催化剂的作用下通过还原剂有选择地与烟气中的 NOx相互反应并生成没有污染的 H2O 与 N2，具有脱除效率高、二次污染小、技术成熟等优势，但投资费用与运行成本相对较高。在应用这种技术手段时需要明确具体的工艺流程以及注意事项。第一，工艺流程。在应用选择性催化还原脱硝技术时需要先利用灌装卡车运输液氨这一还原剂，之后将液态氨注入到 SCR 系统当中并通过蒸发器进行蒸发汽化处理，使汽化后的氨与稀释空气相互混合并利用喷氨格栅将其喷入到 SCR 反应器的烟气中，最后使还原剂与烟气在 SCR 反应器中催化剂的作用下相互反应并去除烟气中的 NOx咱4暂。第二，注意事项。在应用选择性催化还原脱硝技术时不仅需要明确工艺流程，也需要明确影响反应过程的各种因素，之后根据实际情况控制这些因素。首先，反应温度会对反应物的反应速度以及催化剂的反应活性产生较大影响，且反应温度越高，反应速度越快，因此在应用该技术时可以将 SCR 系统的温度设置在 320420之间。其次，空间速度指的是烟气在催化剂容积内的停留时间尺度，会对反应物的反应程度等各个方面产生较大影响，若空间速度过快就可能会导致反应物出现不完全反应等问题，因此在应用该技术时需要将空间速度控制在合理范围内，例如 5.55m/s 左右。再次，烟气流型会对催化剂的应用效果产生直接影响，因此在应用该技术时需要重视烟气流场并形成均项流动区域。2.4选择性非催化还原脱硝技术选择性非催化还原脱硝技术即 SNCR 脱硝技术，可以在不应用催化剂的基础上直接通过还原剂进行还原反应，从而脱除烟气中的 NOx，具有投资少、运行成本低、占地面积小等优势，需提高对这一技术的重视程度。一方面，在应用该技术时需要完善 SNCR 系统，即构建由还原剂储藏罐、喷射器、控制系统、输送系统等部分共同构成的脱硝系统，如图 1。同时，在应用该技术时需要将氨水或尿素溶液等含有氨基的还原剂喷入到锅炉炉膛当中，使还原剂快速热解并释放出氨气，使氨气与烟气中的 NOx 发生还原反应，最终将 NOx 还原成没有污染的氮气与水咱5暂。另一方面，在应用该技术时需要明确具体的影响因素并做好把控工作。首先，温度会对还原反应产生较大影响，若温度高于 1100益将会降低NOx 脱除率，若温度低于 800也会降低脱除率并增加氨气逸出量，所以在应用该技术时需要将温度控制在8001100之间。其次，还原剂在最佳温度窗口的停留时间越长脱除效果越好，所以需要将停留时间控制在0.30.4s。此外，还原剂类型也会影响脱除效率，因此应优先选择尿素等还原剂。图 1SNCR 系统压缩空气控制柜喷射模块计量分配模块还原剂输送模块喷枪氨水罐喷枪喷枪喷枪卸载泵模块加注排气氨水回排氨水加注3燃煤锅炉烟气脱硝技术的改进上述多种烟气脱硝技术都具有一定的脱硝效果，但仍然存在一定的不足，为此需要根据实际情况对这些技术手段进行优化改进。3.1低氮燃烧脱硝技术的改进在改进低氮燃烧技术时应做好装置优化、系统优化等各个环节的工作，进一步提高脱硝效率。第一，燃烧锅炉等装置的优化。从实际情况来看，部分燃烧锅炉的风口位置不太合理，这就会影响到低氮燃烧技术的应用，所以在改进时需要对原有的一次风输送口结构进行改进，充分发挥新设备的卷吸作用，从而使燃料在燃烧过程中获得充足的空气。同时，需要对二次风输送口结构进行改造，即设置窗口和导向叶片，从而解决结焦问题。第二，优化燃尽风系统。可通过孔洞处理主燃烧装置，设置燃尽风喷嘴，从而有效控制风量，改善低氮燃烧情况，使氮氧化合物转变为氮气和水。3.2湿法脱硝技术的改进部分工厂在应用湿法脱硝技术时存在一些问题，如设备不符合要求等。例如，某热源工厂主要通过湿法脱硝技术进行烟气脱硝且配备了筛板式喷淋塔等设备，但并不符合现有的排放标准，因此对湿法脱硝技术进行改进，提高了烟气处理效率。首先，该热源工厂对喷淋塔进行了改进。在改进过程中增加了以湿法氧化吸收脱硝工艺为主的脱硝塔段且应用一炉一塔这种方式进行塔段的设置，使喷淋塔直接将吸收液处理为雾状小液滴并与烟气全面接触，有效提升了氧化速度咱6暂。同时，该热源工厂应用塔板喷淋技术并优化了喷淋液气比、压力比、烟气流速等参数，优化了整体的脱硝效果。其次，该热源工厂对喷淋溶液进行了改进。即应用了含量高且易溶解的亚氯酸钠溶液，提高了脱硝率。且该工厂对脱硝工艺流程进行了优化，即在湿法氧化吸收的基础上通过存储罐存储亚氯酸钠溶液，之后通过加药泵、调节阀、流量计等设备将溶液注入到脱硝循环液池内，之后通过循环泵向塔喷射系统运动并与烟气充分接触，最终在强化剂的作用下清除 NOx。80第 3 期可以使用光学显微镜或扫描电子显微镜观察到表面的形态变化，也可通过电化学测试法或者热力学测试法等方式得到相关参数的变化情况。3.3试验设备首先，需要选择合适的材料来制作实验台面，以确保其稳定性和耐用性，并进行必要的预处理工作，如涂漆或喷塑保护层，安装实验装置所需的各种传感器和控制系统，包括温度计、湿度计、压力表，对整个装置进行测试和调整，以保证其准确性和可靠性。3.4试验步骤实验分为以下步骤：准备材料，包括试样、测试液和测试仪器；将试样放入测试液中浸泡一定时间，以达到所需的腐蚀程度；盂取出试样并用砂纸进行清理；使用光学显微镜对试样进行观察，记录腐蚀面积大小，计算总腐蚀面积。在试验过程中，要严格控制试剂浓度、温度，确保数据准确性和可靠性。同时，还要注意试样的清洗干净，避免影响结果。为保证试验结果的一致性，进行了多次重复实验验证。通过以上步骤，可得到关于钢板表面腐蚀面积的精确数值，还需考虑一些其他的因素，如试样尺寸、腐蚀速度等方面的影响。4总结通过对不同尺寸和形状的钢板进行测试，可以发现该方法具有很高的准确性和稳定性，能够在短时间内迅速测量出钢板表面的腐蚀面积。并且具有较高的重复性，可以多次使用以获得更精确的结果，同时，文章也存在一些不足之处，例如对于某些特殊情况下可能存在误差较大等问题需要进一步探究解决，但总体而言，这项技术的研究成果为未来工业生产提供了重要的参考依据。参考文献1 朱久发.热镀锌板镀层表面缺陷及其消除措施 J.武钢技术，2009，47（6）：47-50.2 李慧，岳重祥，刘新院，等.热镀锌板表面暗斑缺陷的成因及控制 J.金属热处理，2018，43（12）：243-246.3 刘灿楼，李远鹏，俞钢强，等.钢板连续热浸镀铝生产工艺技术 J.中国冶金，2016，26（6）：45-50+64.4 吴园园，李玲霞，胡显军.电子探针分析方法及在材料研究领域的应用 J.电子显微学报，2010，29（6）：574-577.5 孙宜强，张萍，许竹桃.电子探针波谱仪分析方法及其在钢铁冶金领域的应用 J.电子显微学报，2013，32（6）：525-529.3.3选择性催化还原脱硝技术的改进选择性催化还原脱硝技术具有多重优势，但也并不是完美的，只有不断优化改进才能有效脱除烟气中的氮氧化物，为此需要对该技术进行改进。第一，氨系统改进。氨的分布会对 SCR 系统的运行性能产生影响，若氨分布不均就会降低系统性能，为此该工厂根据主动利用不均这一理念对氨系统进行了改进，科学控制了不同区域的氨喷量。第二，SCR 系统改进。该工厂在改进 SCR 系统时利用有限体积法对 SCR 反应器及烟道内的流体流动与氨扩散过程进行了模拟并根据模拟结果优化了烟道的形状、增设了导流叶片咱7暂。3.4选择性非催化还原脱硝技术的改进第一，优化蒸汽系统。该技术主要是通过使还原剂释放出氨气达到脱硝效果的，只有保障氨气的均匀分布才能够使氨气与烟气中的氮氧化合物充分反应，但氨气的分布很难控制，因此在改进该技术时需要充分应用蒸汽扰动装置并通过开孔处理这种方式改善装置的运行状况，从而增强氨气分布的均匀性，继而提高脱硝效率。第二，优化喷枪结构。喷枪在 SNCR 系统的喷射模块中发挥着重要作用，但现有的喷枪结构存在不足，在改进时需要灵活应用喷枪混合装置，从而改善锅炉的运行条件，或应用喷枪雾化装置，从而减少泄露问题的发生。同时，为了优化喷枪与炉膛的位置可以调整喷枪与水冷壁结构之间的夹角。第三，优化水冷壁弯管。在这一过程中可以在喷孔下部设置水冷壁弯管并通过不锈钢护板对其进行有效防护。第四，优化稀氨水输送系统，该系统由稀氨水泵、喷枪、稀氨水储罐等构成。可通过增设自动调节阀降低稀氨水泵故障率，增设循环回路，并利用 DCS 系统调节参数。4结语在生产过程中灵活应用烟气脱硝技术不仅可以去除烟气中的污染物，也可以减少对环境的污染，所以应提高对低氮燃烧技术、湿法脱硝技术、选择性催化还原脱硝技术以及选择性非催化还原脱硝技术的重视程度，且在应用这些技术时根据脱硝需求以及具体状况进行技术改进，从而提高脱硝效率。参考文献1 黄纪荣，仲超.燃煤锅炉烟气脱硝技术研究 J.清洗世界，2023，39（4）：4-6.2 邢俊冬，吴杰.低氮燃烧和 SCR 技术在燃煤锅炉烟气脱硝中的联合应用 J.科技资讯，2019，17（13）：66+68.3 赵治宇.燃煤锅炉的选择性催化还原烟气脱硝技术探讨J.资源节约与环保，2019（4）：47.4 杨文雄.燃煤锅炉烟气脱硝设备改造后运行数据及应用情况分析 J.装备维修技术，2021（1）：47-48.5 刘阳.燃煤锅炉烟气脱硝装置 NOx超标分析及运行经验总结 J.煤炭加工与综合利用，2020（9）：69-73.6 李伟，刘财勇，齐建家，等.燃煤锅炉烟气脱硝监测系统设计J.价值工程，2019，38（12）：185-188.7 余仕良.燃煤锅炉烟气脱硝改造及运行总结 J.化肥工业，2019，46（1）：29-32.（上接第 78 页）刘尚文：关于燃煤锅炉烟气脱硝技术的探究81