常淑华，尤加强，吴 章，孙清涛

(兖矿新疆煤化工有限公司，新疆 乌鲁木齐 830011)

1 概 况

兖矿新疆煤化工有限公司3×220 t/h煤粉锅炉烟气脱硫脱硝除尘采用循环流化床干法脱硫除尘一体化(LJD)+低温循环氧化吸收(Circulating Oxidation and Absorption，COA)液相脱硝技术，炉内配置低氮燃烧+选择性非催化还原(LNB+SNCR) 脱硝技术。烟气经过(LNB+SNCR)脱硝后NOx质量浓度可控制在200 mg/m3以内，再经过炉后循环流化床干法脱硫的COA(液相)协同脱硝装置后，NOx质量浓度小于100 mg/m3。SO2和烟尘质量浓度均达到了超洁净排放要求，NOx质量浓度没有达到超洁净排放要求。通过进一步升级提效，采用气相COA脱硝技术，使烟气NOx质量浓度小于50 mg/m3，实现环保指标超洁净排放的目标，即大气污染物排放质量浓度达到：NOx小于50 mg/m3，SO2小于35 mg/m3，烟尘小于10 mg/m3。

2 改造状况

2.1 (LNB+SNCR)脱硝

2014年9月，对3×220t/h煤粉锅炉进行了脱硝改造。脱硝工艺采用成熟可靠的(LNB+SNCR)烟气脱硝技术。锅炉实际原始烟气NOx排放质量浓度高达600～700 mg/m3，经过(LNB+SNCR)脱硝后，NOx质量浓度控制在200 mg/m3以内，2015年7月投入使用，运行正常。

2.2 干法脱硫脱硝除尘一体化设施

2015年4月，进行“干法脱硫脱硝除尘一体化设施”改造项目。烟气脱硫脱硝除尘采用(LJD+COA)脱硝技术，2015年11月投入使用后，SO2质量浓度不大于35 mg/m3，烟尘质量浓度不大于10 mg/m3，NOx质量浓度不大于100 mg/m3，运行正常。

2.3 气相COA脱硝

2018年4月，在现有基础上，对3×220 t/h锅炉实施进一步的烟气脱硝改造。工艺路线采用福建龙净的循环氧化吸收(气相COA)脱硝工艺，采用气相氧化剂。2018年12月投入使用后，NOx质量浓度不大于50 mg/m3，运行正常。

3 气相COA脱硝技术

3.1 工艺原理

低温循环氧化吸收(COA)脱硝工艺，是在循环流化床干法脱硫装置的基础上，协同的低温脱硝工艺。

烟气中氮氧化物主要为NO。NO难溶于水，难以被吸收反应。COA脱硝技术的基本原理是，通过额外添加的脱硝剂的氧化作用，将烟气中难溶于水的NO转化为高价态易溶于水的NOx，再以循环流化床反应器内激烈湍动、拥有巨大表面积的吸附剂颗粒作为载体，使高价NOx与钙基吸收剂快速反应后脱除，完成脱硝过程。

本项目COA拟采用气相脱硝剂，是以臭氧为主的高效氧化剂。臭氧是最强氧化剂之一，高效转化NO至高价态的过程中不遗留任何二次污染物，见式(1)～(4)。

NO+O3→NO2+O2

(1)

NO2+O3→NO3+O2

(2)

NO3+NO2→N2O5

(3)

3NO2+ H2O+Ca(OH)2→Ca(NO3)2

(4)

3.2 工艺流程

气相COA工艺流程由氧气源供应及补氮系统、氧化剂制备系统、冷却水系统、氧化剂/烟气混合均布系统、压缩空气系统及电气仪控系统等组成，如图1。

图1 气相COA工艺流程

3.3 脱硝技术特点

(1)更强氧化，更快氧化，脱硝效率最高可达80%以上；

(2)对脱硝温度、粉尘等没有限制，工况适应性强，适应锅炉负荷范围：30%～110%，可满足锅炉出温度在80～200 ℃以内使用；

(3)系统简结，运行可靠；

(4)辅助脱除重金属(特别是汞)及二噁英等污染物。

3.4 脱硝效果

煤粉锅炉烟气经LNB+SNCR、COA(液相)脱硝和COA(气相)脱硝前后效果对比见表1。

表1 气相COA脱硝前后NOx质量浓度对比

3.5 运行成本估算

气相COA脱硝时，NOx质量浓度由200 mg/m3脱除到 50 mg/m3，原 COA (液相)仅作为应急安保设施。

气相COA脱硝主要耗氧气、电以及循环水、人工等费用，运行模式3台炉2开1备，氧耗量2台×525m3/h、单价0.55元/m3、年运行以8 000 h计，则年运行 耗氧气费用：2台×525 m3/h ×0.55元/m3×8000h=462万元；电耗按2台×600kW·h、单价0.36元计，则年运行电耗费用：2台×600 kW·h×0.36元×8000h=345.6万元。由此估算气相COA脱硝运行成本约(2台炉)：462万元+345.6万元=807.6万元。

由运行成本对比可知，气相COA脱硝的运行经济性远超现有COA(液相)脱硝，因此应最大限度利用气相COA脱硝。

但实际运行时，若单纯依靠气相COA实现200 mg/m3脱除至50 mg/m3以下，不仅要大幅增加氧化剂和NO的摩尔比，而且稳定性不够，无法保证全工况达标排放，尤其是当前端的低氮和SNCR装置出现波动时。气相COA和COA(液相)组合，才是最稳妥、可靠的运行模式。

综上所述，气相COA和COA(液相)组合兼顾了运行的经济性和可靠稳定性。发生器按照满足脱硫入口平均NOx质量浓度180 mg/m3直接脱除至50 mg/m3以下进行选型，为气相COA脱硝留有足够拓展余量。即后期实际运行时，当前端锅炉段低氮燃烧和SNCR脱硝稳定，脱硫入口NOx质量浓度低于180 mg/m3甚至接近于150 mg/m3时，只开启气相COA即可满足达标排放；而脱硫入口NOx质量浓度较高时，也可以最大限度的利用气相COA脱硝，减少液相COA脱硝投用率，在保证排放稳定达标的前提下，做到运行经济性最优。

4 结 论

综上所述，在循环流化床干法脱硫装置的基础上采用气相COA脱硝技术后，3×220 t/h煤粉锅炉烟气NOx质量浓度小50 mg/m3，达到环保超洁净排放的指标，即大气污染物排放质量浓度达到：NOx小于50 mg/m3，SO2小于35 mg/m3，烟尘小于10 mg/m3。同时降低了环保运行成本，在煤粉锅炉烟气治理中采用(LNB+SNCR)、液相COA、气相COA脱硝组合工艺，取得了很好的应用效果。