引言
碱回收锅炉大部分是以经浓缩的碱法造纸洗浆后排出的废黑液作为燃料的锅炉。黑液送入炉内燃烧后，形成液态熔融渣从炉底排出，经过苛化后还原再生成碱，热烟气与水换热产生蒸汽，蒸汽则成为二次能源再利用，碱回收炉既是碱性物质再生设备，也是降低废液污染物排放的节能环保设备[1-2]。 目前国家针对碱回收锅炉烟气排放指标的要求才刚开始，参照GB13223-2011《火电厂大气污染排放标准》中表2的规定，重点地区排放的烟气中烟尘、SO2、NO x浓度不能超过20mg/Nm3、 50mg/Nm3、100mg/Nm3。通过对部分碱回收锅炉的实际测试发现：一般情况下，碱回收锅炉烟气SO2的排放浓度低于30mg/Nm3（低于超低排放的规定值），NO x的排放浓度平均值在200mg/Nm3左右，因黑液给料不均，燃烧不稳定或不充分，碱回收锅炉炉膛内CO浓度波动很大，导致NO x的瞬时浓度也
会波动很大，短时间内可能超标非常严重。
而目前在造纸行业还没有成功的碱回收炉烟气脱硝技术和工程案例。湖南安普诺环保科技有限公司引进国外先进脱硝技术，结合国内碱回收炉特点，专门研发出一种碱回收炉烟气脱硝技术—LCO-RRI炉内喷射脱硝工艺。为检验该工艺技术的可行性和脱硝效果，经协商，湖南安普诺环保科技有限公司在某纸业有限公司的碱回收炉现场进行一次LCO-RRI脱硝试验。
1碱回收锅炉基本情况
1.1设计参数
碱回收锅炉规模为180tds/d，设计参数见表1。
表1碱回收锅炉设计参数表
1.2燃烧系统
碱回收锅炉燃用芦苇浆黑液，提取工段提取稀黑液在蒸发工段蒸发，增浓后，黑液固形物浓度达到48-50%。通过黑液加热
器后黑液温度可达110-115℃。本炉配置四支黑液喷射，分别布置在左右前后墙各一支，标高为11米。
1.3黑液元素分析
黑液元素分析及理化指标见表2。
表2黑液元素分析表
1.4碱回收锅炉烟气特点
碱回收锅炉烟气特点为：1）炉内烟气温度高；2）烟气成分复杂，含有大量的碱灰；3）烟气中CO浓度高，可达5000ppm或更高。
2碱回收锅炉LCO-RRI脱硝技术原理
低CO--富还原剂高温喷射脱硝技术（LCO-RRI工艺）是结合碱炉实际情况而研发出的一种新的专门针对碱炉的脱硝工艺。该工艺由两部分组成，其一为降低烟气一氧化碳浓度系统（LCO），其二为还原剂炉内富还原剂高温喷射脱硝系统（RRI）。
低一氧化碳系统主要目的是优化局部燃烧，降低还原剂反应区的烟气中CO浓度，提高还原剂炉内喷射脱硝系统的脱硝效率。在锅炉的三次风之后加入低一氧化碳风喷口，低一氧化碳风喷口与RRI脱硝喷孔结合设计。低CO风既可将炉内反应区的烟气中没燃烧完全的CO继续燃烧，降低烟气中局部的CO浓度，又能对RRI脱硝喷的喷嘴形成保护，防止烟气中碱灰在喷嘴处结垢堵塞喷嘴，还能防磨损。同时燃烧产生的热量还可抵消因RRI喷射还原剂带入的水蒸发吸收的热量，使不对锅炉热效率产生影响，抵消后也不会造成炉温升高而使过热器受热面因碱灰熔融而结焦。
还原剂炉内富还原剂高温喷射脱硝系统（RRI）的工作原理：在高温富还原剂没有催化剂的条件下，氨基还原剂（如氨水、尿素）喷入炉膛，热解生成NH3与其它副产物，在900~1300℃温度窗口，NH3与烟气中的NO x进行还原反应，将NO x还原成N2与
H2O。反应分为如下两个过程：
第一步是生成还原反应的还原剂NH3，与氨气和氨水不同，尿素作为脱硝还原剂时，需要首先热解成NH3：
CO(NH2)2→NH3+HNCO（1）
HNCO+H2O→NH3+CO2（2）
第二步NH3与NO x反应：
4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O（3）
碱回收锅炉烟气脱硝试验研究
彭伟彭峻易作宏武浪
（湖南安普诺环保科技有限公司湖南长沙410100）
8NH3+6NO2→7N2+12H2O（4）
3材料与方法
3.1脱硝工艺试验流程及设备
具体LCO-RRI脱硝工艺流程如图1所示。
图1LCO-RRI脱硝工艺流程示意图
试验主要设备包括还原剂制备及储存系统、软化水储存系统、软化水循环模块、还原剂循环模块(以上部分均利用原有锅炉烟气脱硝系统)、稀释计量模块、分配模块、喷射装置以及压缩空气系统组成。
3.2测试步骤
1）试验设备运抵现场，并进行现场组装，连接并固定尿素输送高压软管和压缩空气耐压管；2）现场试水、通气、试压；3）确定烟气成份测试位置（除尘器出口烟道侧面），接电、装测试仪器，并测定喷前初始浓度值；4）喷分别插入并固定和密封于碱回收炉前后墙三次风喷口观察孔，并前左后右错开；5）先后开压缩空气、开软化水、开尿素溶液进料阀，并根据试验方案调节尿素溶液流量到规定值；6）工况稳定后，测试不同工况和喷射不同量的还原剂后碱回收炉烟气成份；7）测试碱回收炉喷处炉温；8）记录喷入还原剂前后碱回收炉各运行参数及烟气成份测试数据；9）整理数据并分析，得出结论。
3.3测试项目及方法创世英雄
各工况条件下，待机组稳定后，主要进行如下具体项目的测量：（1）烟气成份
纸片胎
在空气预热器出口烟气中取样采用凯恩9106NO x分析仪测量烟气中的NO x、CO、O2含量，每1分钟一次，每次测试10组。
（2）喷口处烟气温度
喷口处烟温，便携式热电偶测温仪测量。
（3）运行参数
运行参数由专人记录，每15分钟一次。
（4）测试条件
工况调整好并稳定.5~10分钟后方进行具体项目的测量。
3.4试验数据处理
由于仪器只能测试烟气成份中的NO浓度（单位ppm）和O2浓度(单位%)，根据火电锅炉排放标准，须按氧含量6%进行折算。按如下方法进行折算，折算结果作为锅炉NO x 排放量：
[NO x]=2.05×[NO x]×15
荆轲刺秦王背景
21-[O2]
式中：[NO x]———锅炉NO x排放量，mg/m3；[NO x]———实测NO
浓度，ppm；[O2]———实测O2浓度，%。
4结果与讨论
雷打雪
4.1碱回收锅炉运行过程中炉膛温度变化研究六合丹
碱回收锅炉运行过程中投入三支黑液喷，平均黑液流量为11.7m3/h。每隔15min从前后墙三次风处观察孔测量炉膛温度，并计算平均温度，结果见图2。
图2碱回收锅炉运行过程中炉膛温度变化
由图2可见，在历时120min的运行过程中，碱回收锅炉炉膛平均温度在60℃范围内波动，可见炉膛温度大致恒定。8次观察记录总平均温度为844℃。
看门狗芯片考察了喷入脱硝还原剂后，碱回收锅炉出口处温度变化，并与未喷还原剂时的温度进行比较，结果见图3。
图3喷入脱硝还原剂对炉膛出口处温度的影响由图3可见，喷入脱硝还原剂前后，喷处炉温基本不变；但碱回收锅炉炉膛出口处烟温有小的变化，喷入脱硝还原剂后平均下降20℃，应该是喷入脱硝还原剂尿素在炉分解吸热和带入的水蒸发吸热所至。除此之外，碱回收锅炉没有其他变化，碱炉各工况参数没有变化，碱回收炉的运行和回收碱质量也不受影响。
4.2不同测试工况下脱硝效率研究
4.2.1基准工况
未喷射脱硝还原剂时，碱回收锅炉运行过程中CO浓度、NO x 测量值及氧含量的最大值、最小值以及平均值见表3。
由表3可知，碱回收锅炉运行中，CO浓度较高，且变化幅度很大，从几百至几千甚至上万ppm，可能是黑液喷入不均匀所至。NO x浓度变化不大，一般小于200mg/Nm3。
4.2.2尿素溶液流量200L/h运行工况
试验中发现，碱回收锅炉烟气中CO浓度值变化很大，正常值为1000-3000ppm之间，但部分时段却会升高很多，达到6000ppm以上，甚至超过10000ppm。因此根据烟气中CO浓度高低情况，分别考察在尿素溶液流量200L/h的情况下，高浓度和低浓度CO对脱硝效率的影响研究，结果如表4所示。
表4尿素流量200L/h运行工况下高低浓度CO对脱硝效率影响
由表4可知，还原剂喷射流量为200L/h，当烟气中CO浓度低于3000ppm时，脱硝后NOx平均下降到87mg/Nm3，平均脱硝效率为52%。当当烟气中CO浓度高于3000ppm时，脱硝后NO x 平均为144mg/Nm3，平均脱硝效率为20%。
4.2.3尿素溶液流量100L/h运行工况
分别考察在尿素溶液流量为100L/h的情况下，高浓度和低浓度CO对脱硝效率的影响研究，结果如表5所示。
表5尿素流量100L/h运行工况下高低浓度CO对脱硝效率影响
由表5可知，还原剂喷射流量为100L/h，当烟气中CO浓度低于3000ppm时，脱硝后NO x平均下降到90mg/Nm3，平均脱硝效率为50%。当烟气中CO浓度高于3000ppm时，脱硝后NO x平均为133mg/Nm3，平均脱硝效率为26%。
4.2.4尿素溶液流量为50L/h运行工况
考察在尿素溶液流量为50L/h的情况下，CO浓度对脱硝效率的影响研究，结果如表6所示。
表6尿素流量为50L/h运行工况下高浓度CO对脱硝效率影响
由表6可知，当还原剂喷射流量为50L/h，出口NO x浓度平均为174mg/Nm3，无论烟气中CO浓度高低，脱硝效率都几乎为0。结论
（1）向碱炉内喷入脱硝还原剂水溶液，由于是雾状喷入，水很快蒸发，不会有水滴落到炉底的碱液上，不会引起高温碱液爆溅，更不会影响回收碱的品质；
（2）喷入脱硝还原剂后，除碱炉出口温度稍有一点降低外，对碱炉运行无其他任何影响，碱炉照旧进行正常运行即可，不必作出其他调整；
（3）烟气中CO浓度高低对喷入还原剂后的脱硝效果有极大影响。当CO浓度超过一定值后，脱硝效率明显下降，甚至于没有效果；
（4）脱硝还原剂喷入量适中，当烟气中CO浓度小于2000ppm 时，出口烟气中NOx浓度可降低至100mg/Nm3以下，脱硝效率达到50%。当烟气中CO浓度等等于3000ppm时，出口烟气中NOx 浓度只能降低至150mg/Nm3以下，脱硝效率低于30%；
（5）脱硝还原剂喷入量适中就好，过高对脱硝效率提高作用不大。如试验中还原剂喷射量从100L/h加大到200L/h以上时，平均脱硝效率从50%提到52%，个别时候还没有提高。但还原剂量低于一定值后，脱硝效率又会显著下降，甚至为零，且不论烟气中CO浓度高低；
（6）降低烟气中CO浓度，是保证脱硝效果、确保稳定达标的前提条件，这也证明LCO-RRI脱硝工艺是正确的和可行的。
参考文献
[1]戚永宜.碱回收锅炉烟气NOX排放面临的问题[J].中国造纸，2016，35(10)：53.
[2]童欣，张镇槟，杨恒宇，等.制浆造纸工业空气污染问题与对策[J].中国造纸，2014，33(7)：49.
[3]高劲豪，高原.碱回收锅炉烟气超低排放的技术经济分析[J].江苏造纸，2017(3)：38.
作者简介
彭伟先生，工程师；研究方向：从事烟气治理方面的设计工作
。
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