一、 熱風(fēng)爐煙氣與NOx的特點

在討論脫硝技術(shù)之前，必須了解熱風(fēng)爐煙氣的特殊性，這與電站鍋爐有很大不同：

1. 溫度波動大：熱風(fēng)爐通常采用“蓄熱式”工作，周期性地在“燃燒期”和“送風(fēng)期”之間切換。

   • 燃燒期：煙氣溫度較高，通常在?300~450℃?之間。

   • 送風(fēng)期：沒有煙氣排出。

   • 這種周期性的溫度變化對脫硝技術(shù)的穩(wěn)定運行提出了挑戰(zhàn)。

2. NOx濃度中等：熱風(fēng)爐的NOx濃度通常在中低水平，范圍大約在?200~500 mg/m3（約100~250 ppm），但一些老舊或運行不佳的爐子可能更高。

3. 氧含量高：為了保證煤氣完全燃燒，熱風(fēng)爐通常會在過剩空氣下運行，導(dǎo)致煙氣中氧含量較高，通常在?10%~15%?甚至更高。

4. 污染物相對單一：主要污染物是NOx和粉塵，SOx濃度通常較低（取決于燃料）。

二、 主流脫硝技術(shù)及其在熱風(fēng)爐上的應(yīng)用

針對熱風(fēng)爐的特點，目前主流且可行的脫硝技術(shù)主要有以下：

1. 選擇性催化還原法

這是目前應(yīng)用最廣泛、最成熟、效率最高的脫硝技術(shù)。

• 原理：在催化劑作用下，向煙氣中噴入還原劑（通常是氨水或尿素），在特定溫度窗口內(nèi)（通常是300-420℃），將NOx選擇性還原為無害的N?和H?O。

• 在熱風(fēng)爐上的應(yīng)用關(guān)鍵點：

  • 溫度窗口匹配：SCR催化劑需要在最佳溫度范圍內(nèi)工作。幸運的是，熱風(fēng)爐燃燒期的煙氣溫度（300~450℃）正好落在中溫催化劑的活性窗口內(nèi)，這是SCR技術(shù)能成功應(yīng)用于熱風(fēng)爐的根本原因。

  • 應(yīng)對溫度波動：由于送風(fēng)期沒有煙氣，SCR系統(tǒng)需要設(shè)置旁路和保溫措施，以防止催化劑在非運行期間溫度過低或受到?jīng)_擊。系統(tǒng)設(shè)計需要能夠適應(yīng)這種間歇性運行。

  • 高氧含量的優(yōu)勢：SCR反應(yīng)需要氧氣，熱風(fēng)爐的高氧環(huán)境反而有利于反應(yīng)的進行。

  • 布置方式：通常采用高塵布置，即SCR反應(yīng)器位于熱風(fēng)爐本體和余熱回收系統(tǒng)（如換熱器）之間。這樣可以充分利用煙氣熱量，避免煙氣再加熱的巨大能耗。

2. 選擇性非催化還原法

• 原理：在不使用催化劑的情況下，將還原劑（通常是氨水或尿素）噴入高溫?zé)煔庵校ㄍǔＴ?50~1100℃），在此溫度下，還原劑與NOx發(fā)生反應(yīng)，生成N?和H?O。

• 在熱風(fēng)爐上的應(yīng)用關(guān)鍵點：

  • 溫度窗口難以匹配：SNCR所需的反應(yīng)溫度窗口非常高（850~1100℃）。這個溫度區(qū)域通常位于熱風(fēng)爐的燃燒室內(nèi)。要實現(xiàn)有效脫硝，必須找到并精準地將還原劑噴射到這個高溫區(qū)域。

  • 脫硝效率較低：SNCR的脫硝效率通常只有?30%~50%，遠低于SCR的80%~90%以上。

  • 氨逃逸問題：如果噴氨點溫度不合適或混合不充分，容易導(dǎo)致未反應(yīng)的氨氣（氨逃逸）排入大氣，造成二次污染。

  • 應(yīng)用場景：SNCR更多用于對脫硝效率要求不高、場地受限或投資預(yù)算較低的改造項目。對于新建項目，SCR是更主流的選擇。