浅谈燃油燃气工业锅炉烟气脱硝工艺

烟气脱硝技术在火电行业应用较广，随着环保要求的提高，使用天然气和油作为燃料的工业锅炉的烟气也需要进行NOx 脱除。本文通过介绍几种锅炉烟气脱硝方式，结合燃油、燃气锅炉的结构特点，提出合理的适用于燃油、燃气锅炉烟气脱硝的技术方案。
1 脱硝工艺
1.1 低氮燃烧法
决定NOx生成量的因素是燃烧区域的温度和过量空气量。低氮燃烧技术就是通过控制燃烧区域的温度和空气量，以达到阻止NOx 生成、降低排放量的目的。
低氮燃烧技术分为：燃烧优化、分级燃烧技术、烟气再循环技术。
燃烧优化技术通过控制燃烧空气量、保持燃烧器的配风平衡、降低燃料中心的温度，使燃料型NOx的生成降到最低，从而达到控制NOx排放的目的。
烟气再循环技术是将锅炉尾部的低温烟气返送回炉膛，降低燃烧区域的温度同时降低燃烧区域的氧的浓度，从而降低NOx的生成量。
根据多年的运行经验，采用低氮燃烧方式的燃气锅炉的烟气可降低30％～60％的NOx 生成量。但燃油低氮燃烧器的脱硝效果较差，需要与其它方式的脱硝技术联合使用。
1.2 选择性非催化还原法-SNCR法脱硝工艺
SNCR利用还原剂在不需要催化剂的情况下，有选择性的与烟气中的氮氧化物NOx发生化学反应，生成无污染的氮气和水的过程。还原剂被喷入炉膛或炉膛出口，与烟气中的NOx发生反应，脱硝率可达到50％。常用还原剂如液氨、氨水或者尿素等。采用氨为还原
剂时,适用的炉膛温度区间为850～1100℃,采用尿素为还原剂时,适用的炉膛温度区间为950～1150℃。
SNCR系统包括还原剂制备与存储系统、加压系统、计量分配系统、喷射系统等。通常采用尿素溶液为脱硝还原剂。尿素溶液通过输送泵送入存储罐；脱硝时，输送泵将尿素溶液加压输送到喷射装置，雾化后喷入到烟气中，在特定温度区间与烟气中NOx发生反应从而脱除烟气所含的NOx。
1.3 选择性催化还原法-SCR法脱硝工艺
SCR法脱硝是烟气在催化剂的作用下，在反应器内和还原剂( 氨或尿素) 有选择性的与将NOx反应，并生成无毒、无污染的氮气和水。
SCR系统包括烟道、SCR 反应器、催化剂、还原剂喷射系统、脱硝剂存储、制备、输送系统和控制系统等。催化剂常采用蜂窝式、板式、波纹板式。燃油、燃气锅炉的催化剂通常孔径、节距较小。常用还原剂如液氨、氨水或者尿素等。因为氨水( 液氨) 有一定的危险性，在实际应用中多采用尿素作为还原剂。
2 燃油、燃气工业锅炉脱硝方式的选择
燃油、燃气工业锅炉可分为水管锅炉和火管锅炉，火管锅炉通过燃烧器将燃料喷入炉膛，采用火室燃烧，锅炉结构紧凑。火管锅炉多为WNS型卧式内燃火管锅炉，出力一般不超过15～30t/h。炉胆是锅炉的燃烧室，高温烟气经过烟管在水域中经过一次或两次折返释放热量，从而加热热水。当锅炉容量≥30t/h时，燃油、燃气锅炉多为水管锅炉。水管锅炉通常有水冷壁、对流管束、锅筒组成。
对于水管结构的燃油燃气锅炉来说，锅炉结构可以满足炉内安装还原剂喷嘴的要求，脱销可采用低氮燃烧+SNCR法和低氮燃烧+SCR法。相对于SNCR法，SCR 法的投资高、占地大，需要设置反应器和催化剂，烟道阻力加大，选择时需结合项目环评要求并考虑项目的经济性。对于火管结构的燃油燃气锅炉来说，锅炉多卧式内燃型，没有炉内安装还原剂喷嘴的位置和空间，脱硝工艺推荐低氮燃烧+SCR法。
3 燃油、燃气工业锅炉脱硝注意问题
针对小型燃油、燃气锅炉的烟气脱硝方式有几点注意问题：
(1) 脱硝方式的选择应结合锅炉炉型、烟气温度条件等因素，对于具备实施条件的锅炉可采用SNCR法，否则只能选择SCR法。
(2) 选用SCR法时，应根据烟气性质选择催化剂。不易结垢的燃气锅炉、轻柴油锅炉的烟气脱硝优先选用结构紧凑的板式或波纹状蜂窝式结构型式的催化剂，温度变化范围较大或易结垢的燃重油或渣油锅炉烟气脱硝优先选用孔径较大的蜂窝式结构型式的催化剂。
(3) SCR法反应器的设置位置应结合催化剂、烟道走向，选择在催化剂适宜温度的烟道中布置，对于改造工程，烟道增设反应器应核算烟风系统阻力，不能影响锅炉的正常运行。