随着全球对环境保护意识的提高和对工业排放标准的加强，燃煤锅炉作为主要的氮氧化物排放源，其排放问题引起了广泛关注。燃煤锅炉在提供能源的同时，也是大气污染的重要来源，尤其是氮氧化物的排放，不仅严重污染空气，还可能导致酸雨、温室效应及臭氧层破坏等环境问题。联合脱硝技术以其独特的技术优势，不仅能有效减少氮氧化物的排放，还能提高能源的利用效率，提高燃煤锅炉脱硝运行稳定性。
1联合脱硝技术的技术要点
1.1温度控制与优化
π型燃煤锅炉由于其特殊的燃烧方式和烟气流动特性，对温度的控制要求极为精确。联合脱硝系统通常结合了选择性催化还原（SCR）与选择性非催化还原（SNCR）的技术优点，充分利用两种技术对温度的敏感性差异特性，合理设计还原剂喷入区，从而满足锅炉脱硝要求。SCR技术的最佳工作温度一般在300℃到420℃之间，而SNCR技术的有效温度范围在850°C到1100°C之间，必须精确控制燃烧区和烟气路径的温度，确保脱硝剂能在最佳温度点喷入[1]。
在联合脱硝系统中，应用热电偶和红外线测温技术监测关键区域的温度，包括燃烧室出口、SCR入口和SNCR喷射点等位置。应用先进的控制算法实时调整燃烧空气的供给量、燃煤量以及烟气循环比例，控制燃烧温度，在烟气循环中加入低温烟气可以有效降低高温区的温度，保证SNCR反应的效率，避免超过SCR催化剂的耐热极限。
1.2还原剂高效利用与配比技术
在燃煤锅炉联合脱硝改造项目中，还原剂的高效利用与配比技术是保证脱硝效率和经济性的重要环节，涉及氨或尿素作为还原剂，这些化学物质需要在特定的反应温度和烟气条件下喷入，提高氮氧化物转化率。配比技术的关键在于根据实时监测的烟气组成、温度和流量动态调整还原剂的喷射量，依赖于先进的控制系统，如基于PID（比例-积分-微分）控制的自动喷射系统，精确控制还原剂的喷射时间和量，适应炉内烟气的即时变化。除了量的控制，由于烟气流动复杂，需要特别设计的喷嘴和喷射策略确保还原剂能均匀分布于烟气中，提高反应效率。喷嘴设计需要考虑到喷射角度、喷雾粒径和喷射压力，保证覆盖足够的烟气体积并实现最佳的混合效果。
1.3催化剂的使用及寿命管理
在选择催化剂时，需要考虑其对高温、烟气中的硫和其他可能的毒性物质的耐受性。π型炉的烟气特性要求催化剂必须能够处理较大的烟气流量和复杂的化学成分，包括飞灰和其他颗粒物，通常选择具有高活性和高耐久性的钛基催化剂，其能够在严酷的工况下保持较长的服务寿命和较高的脱硝效率[2]。需要根据锅炉的具体结构和烟气流特性优化设计催化剂的装载方式，π型炉催化剂通常以层状或蜂窝状块体形式装载，在保证足够接触面积的基础上，也要注意烟气流动的均匀性，避免局部过载或有效成分未被充分利用的情况。由于烟气中含有的颗粒物和化学物质可能导致催化剂表面的堵塞或中毒，定期使用高压气体或化学清洗剂清理催化剂表面，可以恢复其活性并延长使用寿命。在线监测催化剂的活性下降趋势，提前预测其更换时间，能够促使脱硝系统连续稳定运行。
1.4反应器设计与流场优化
在设计反应器时，主要考虑烟气的流速、流向和流场的均匀性。使用计算流体动力学（CFD）模拟技术可以在设计阶段预测烟气在反应器内的流动情况，及时调整设计参数，如反应器的形状、尺寸以及内部导流板的布局，优化流场分布。正确的流场设计可以有效减少烟气中的死区，使每一部分烟气都能与催化剂充分接触，提高脱硝的效率。材料需要能够承受高温和腐蚀环境，内部结构设计要便于催化剂的装载和更换，以及还原剂的均匀喷射。由于烟气从燃烧区带来高温和潜在的腐蚀性物质，需要选用耐热和抗腐蚀性能强的反应器。
2联合脱硝技术在燃煤锅炉脱硝改造中的技术优势
2.1提升脱硝效率
在燃煤锅炉中应用联合脱硝技术，整合选择性催化还原（SCR）与选择性非催化还原（SNCR）两种方法，使脱硝反应更加全面和高效。在处理高浓度氮氧化物的烟气时，联合脱硝技术能够在较宽的温度和化学环境下稳定运行，在各种运行条件下都能实现优异的脱硝效果。这种技术的应用带来了更高的NOx去除率，有效地降低了环境污染和对健康的威胁，满足了日益严格的环保法规要求，从而提高了发电效率和公众对能源产业的接受度。
2.2降低运行成本
联合应用SCR和SNCR技术，可以在不同的操作阶段选择最经济的脱硝方式，从而优化化学品的使用和减少能耗。联合技术的应用减少了对昂贵催化剂的依赖，延长了设备的使用寿命，降低了维护和更换的频率。此外，这种技术能够提高脱硝效率，减少了违反环保规定可能导致的罚款和其他经济损失。
2.3提高脱硝运行稳定性
应用联合脱硝技术，在设备和操作参数上增强了整体的稳定性[3]。在设备可靠性方面，联合脱硝技术通过均衡使用催化剂和非催化反应的负担，减轻了单一系统的压力，从而降低了故障率，减少了维护需求。在参数稳定性方面，这种技术使得脱硝反应更能适应不同燃料质量和燃烧条件的变化，保持了脱硝效果的一致性和可预测性。
3结语
综上所述，联合脱硝技术结合选择性催化还原（SCR）和选择性非催化还原（SNCR）等多种先进的脱硝方法，不仅显著提升了脱硝效率，而且有效降低了运行成本，为燃煤锅炉的环保改造提供了一种高效、经济、可靠的解决方案。企业和环境工程师应充分认识到采用这种技术不仅可以帮助企业达到更为严格的环保排放标准，而且能在经济上带来长远的益处，并通过降低燃料和运行成本等方式增加燃煤锅炉脱硝改造的经济效益。
参考文献：
[1]郭猛猛. 某矿区煤粉锅炉协同脱硝技术与烟气余热回收技术研究 [J]. 锅炉制造, 2024, (05): 27-29.
[2]任志宏. 热电厂燃煤锅炉烟气脱硫脱硝的节能减排改造实践 [J]. 资源节约与环保, 2024, (05): 5-8.
[3]刘尚文. 关于燃煤锅炉烟气脱硝技术的探究 [J]. 冶金与材料, 2024, 44 (03): 79-81.
