SNCR脫硝技術(shù)在循環(huán)流化床鍋爐的應(yīng)用

趙全中 李昂 祁利明 趙宇

（內(nèi)蒙古電力科學(xué)研究院 內(nèi)蒙古呼和浩特 010020）

燃燒生成的氮氧化物（NOx）是嚴(yán)重的大氣污染物，隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保要求的提高，燃煤機(jī)組需要采取進(jìn)一步的措施來(lái)降低NOx的排放[1]，選擇性非催化還原（SNCR，selectivenon-catalyticreduction）脫硝技術(shù)工藝是目前NOx治理中具有發(fā)展前景的技術(shù)之一[2]。該技術(shù)是通過(guò)向爐膛內(nèi)噴射還原劑（如氨氣、氨水、尿素）脫除煙氣中的NOx，以達(dá)到GB13223-2011《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中氮氧化物排放限值。

1 SNCR脫硝技術(shù)反應(yīng)原理

SNCR脫硝技術(shù)是將氨基還原劑（如氨氣、氨水、尿素）溶解稀釋到10%以下，利用機(jī)械式噴槍將還原劑溶液霧化成液滴噴入爐膛，熱解生成氣態(tài)NH3，在950~1050℃溫度區(qū)域（通常為鍋爐對(duì)流換熱區(qū)）和沒(méi)有催化劑的條件下，NH3與NOx進(jìn)行選擇性非催化還原反應(yīng)，將NOx還原成N2與H2O溶液。

以尿素為還原劑時(shí)，主要反應(yīng)式為：

2 SNCR脫硝系統(tǒng)主要組成部分

SNCR脫硝系統(tǒng)的主要組成部分有尿素溶液制備、儲(chǔ)存及輸送系統(tǒng)、稀釋水壓力控制系統(tǒng)、尿素溶液計(jì)量系統(tǒng)、尿素溶液分配系統(tǒng)、尿素溶液噴射系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、出入口分析儀表監(jiān)測(cè)設(shè)備、環(huán)保監(jiān)控設(shè)備。

尿素溶液制備系統(tǒng)主要利用電動(dòng)葫蘆將干尿素吊入尿素溶解箱，為防止尿素溶液結(jié)晶，配置成40%或50%濃度。溶解后的尿素溶液經(jīng)過(guò)輸送泵送至溶液儲(chǔ)存罐，經(jīng)過(guò)高流量和循環(huán)裝置將尿素送至計(jì)量和分配裝置。高流量和循環(huán)裝置(HFD)用以將尿素溶液儲(chǔ)存罐內(nèi)的尿素溶液以一定的壓力輸送至計(jì)量和分配裝置，此外與尿素溶液儲(chǔ)存罐組成自循環(huán)回路。

稀釋水壓力控制模塊是利用高流量、高壓輸送控制把經(jīng)過(guò)過(guò)濾的稀釋水輸送到計(jì)量及分配裝置，將尿素溶液稀釋至10%左右濃度再?lài)娙脲仩t內(nèi)。該裝置的主要功能是控制供給噴槍稀釋水的壓力和流量。尿素溶液計(jì)量系統(tǒng)用于準(zhǔn)確計(jì)量和獨(dú)立控制還原劑濃度，并根據(jù)煙氣中NOx的濃度、鍋爐負(fù)荷、燃料量的變化自動(dòng)分配調(diào)節(jié)鍋爐各個(gè)注入?yún)^(qū)域尿素溶液的流量，也可調(diào)節(jié)單個(gè)墻式噴槍的尿素溶液流量。

尿素溶液計(jì)量系統(tǒng)通過(guò)尿素側(cè)和稀釋水側(cè)的流量控制閥和到每個(gè)子系統(tǒng)的流量控制閥、壓力調(diào)節(jié)閥自動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)入每個(gè)鍋爐注入?yún)^(qū)域和每個(gè)噴槍的尿素溶液濃度和流量，以響應(yīng)煙氣中NOx的濃度、鍋爐負(fù)荷、燃料量的變化。

尿素溶液分配系統(tǒng)用于分配每個(gè)注入?yún)^(qū)域中各個(gè)墻式噴槍的流量。1臺(tái)鍋爐可包括若干個(gè)尿素溶液分配系統(tǒng)。尿素溶液分配系統(tǒng)到各個(gè)墻式噴槍的尿素溶液管道上設(shè)置手動(dòng)調(diào)節(jié)閥，在脫硝系統(tǒng)調(diào)試時(shí)調(diào)整各個(gè)噴槍的尿素溶液流量。

尿素溶液噴射系統(tǒng)用于將還原劑經(jīng)霧化后以一定的角度、速度和液滴粒徑噴入爐膛，參與脫硝化學(xué)反應(yīng)。

3 SNCR脫硝技術(shù)常見(jiàn)問(wèn)題

3.1 合適的反應(yīng)溫度窗口狹窄，為適應(yīng)鍋爐負(fù)荷的波動(dòng)，通常在爐膛出口屏式過(guò)熱器下方設(shè)置多層噴槍。

3.2 噴氨量的選擇要適當(dāng)，少則無(wú)法達(dá)到預(yù)期的脫除NOx的效果，但氨量過(guò)大，將在尾部受熱產(chǎn)生硫酸銨，從而堵塞并腐蝕空氣預(yù)熱器，因此要求尾部煙氣中允許的氨的泄漏量應(yīng)小于5ppm，在這一條件限制下，SNCR脫硝法的NOx降低率為30～70%。

3.3 氨分布不均問(wèn)題，由于鍋爐空間所限,存在氨分布不均勻問(wèn)題。每支噴射器均有一手動(dòng)尿素溶液流量控制閥,每層噴射器有1個(gè)可遠(yuǎn)控的尿素溶液流量調(diào)節(jié)總閥。在SNCR裝置調(diào)試階段,各尿素溶液噴射器的流量閥門(mén)開(kāi)度均被設(shè)定好,在投運(yùn)期間不再變動(dòng),而只調(diào)節(jié)各層的尿素溶液總流量。當(dāng)實(shí)際運(yùn)行工況與調(diào)試工況存在差異時(shí),這種相對(duì)固定的尿素溶液噴射器控制方式可能會(huì)造成SNCR裝置區(qū)域內(nèi)的尿素溶液與NOx反應(yīng)程度不一致,并導(dǎo)致裝置下游煙氣中的氨逃逸濃度分布不均勻[3]。

3.4 噴射器噴嘴結(jié)垢堵塞問(wèn)題

SNCR技術(shù)一般采用液體霧滴噴射的方式，。若尿素的溶解水和稀釋水（一般為工業(yè)水）的硬度過(guò)高，在加熱過(guò)程中水中的鈣、鎂離子析出會(huì)造成脫硝系統(tǒng)的管路結(jié)垢、堵塞。因此，必須在尿素中添加阻垢劑或采用除鹽水作為脫硝工藝水[4]。

4 結(jié)語(yǔ)

SNCR脫硝技術(shù)也是十分成熟的脫硝技術(shù)，相對(duì)SCR而言，脫硝效率偏低。但是，由于它的低投資和低運(yùn)行成本，特別適合小容量鍋爐的使用。

[1]胡浩毅.以尿素為還原劑的SNCR脫硝技術(shù)在電廠的應(yīng)用[J].電力技術(shù),2009,73(3):22-24.

[2]趙全中,田雁冰.火電廠煙氣脫硝技術(shù)介紹[J].內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2008，26(4)：89-91.

[3]劉麗梅,韓斌橋,韓正華.燃煤鍋爐SNCR脫硝系統(tǒng)常見(jiàn)問(wèn)題及對(duì)策[J].熱力發(fā)電,2010,39(6):65-70.

[4]朱江濤,王曉暉,田正斌,等.SNCR脫硝技術(shù)在大型煤粉爐中應(yīng)用探討[J].能源研究與信息,2006,(1).