SNCR+SCR聯(lián)合脫硝工藝改進(jìn)探討

高建文

摘 要：SNCR+SCR聯(lián)合脫硝技術(shù)越來(lái)越多的受到廣泛應(yīng)用，特別是在舊鍋爐改造上優(yōu)勢(shì)明顯，本文介紹某電廠280噸/h燃煤鍋爐SNCR+SCR聯(lián)合脫硝系統(tǒng)的脫硝原理，并對(duì)運(yùn)行中出現(xiàn)的如噴槍槍頭易磨損、燒壞；爐膛出口煙道內(nèi)易結(jié)焦等問(wèn)題進(jìn)行分析并采取措施予以防范。

關(guān)鍵詞：煙氣脫硝；SNCR+SCR聯(lián)合；改進(jìn)措施

0 引言

SNCR+SCR混合脫銷工藝兼有SNCR和SCR技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，利用SNCR反應(yīng)逃逸的氨供SCR反應(yīng)，當(dāng)NOx脫除率不是很高時(shí)，采用SNCR+SCR聯(lián)合脫硝工藝更加經(jīng)濟(jì)合理，它將是脫硝市場(chǎng)的一種新的發(fā)展模式。

1 工藝系統(tǒng)說(shuō)明

某煤業(yè)集團(tuán)烯烴4×280t/h鍋爐煙氣脫硝工程動(dòng)力站鍋爐煙氣脫硝裝置采用SNCR+SCR綜合脫硝工藝，還原劑為氨水。在設(shè)計(jì)煤種、校核煤種、鍋爐最大連續(xù)出力工況（BMCR）、處理100%煙氣量、鍋爐原始設(shè)計(jì)NOx排放濃度小于或等于200mg/Nm3（6%含氧量，標(biāo)態(tài)干基）條件下NOx排放濃度不大于100mg/Nm3，SNCR脫硝效率不低于45%，總的脫硝效率≥75%。

該工程使用氨水作為脫硝還原劑，氨水正常為濃度20%，濃度會(huì)在15%～25%范圍內(nèi)波動(dòng)，控制系統(tǒng)可根據(jù)氨水濃度的信號(hào)進(jìn)行流量調(diào)節(jié)。脫硝系統(tǒng)滿足鍋爐在80%～100%BMCR 負(fù)荷范圍內(nèi)，SNCR入口濃度不高于370mg/Nm3（干基，6%O2）時(shí)，出口NOx 濃度均不高于200mg/Nm3。在85%～100% 負(fù)荷范圍內(nèi)NH3逃逸量不高于10ppm，在80%至100% 負(fù)荷范圍內(nèi)，氨逃逸可控制在12ppm以內(nèi)。脫硝裝置可用率不小于95%。

2 SNCR+SCR 聯(lián)合脫硝機(jī)理

SNCR+SCR聯(lián)合脫硝工藝結(jié)合了兩種技術(shù)的各自優(yōu)點(diǎn)，在提高 NOx脫除率的同時(shí)可降低脫硝成本并減少氨的泄漏。在聯(lián)合脫硝系統(tǒng)中，SNCR脫硝過(guò)程中氨的泄漏為SCR提供了所需的還原劑。通過(guò)SCR脫硝過(guò)程可脫去除掉更多的NOx，并且進(jìn)一步的減少了氨泄漏的機(jī)會(huì)。

SNCR技術(shù)把還原劑如氨氣、氨水稀溶液等噴入爐膛溫度為 850～1100℃的區(qū)域，其主要反應(yīng)為：（1）氨為還原劑：NH3+NOx→N2+H2O（2）氨水為還原劑：CO（NH2）2→2NH2+CO；NH2+NOx→N2+H2O；CO+NOx→N2+CO2（3）當(dāng)溫度過(guò)高超過(guò)反應(yīng)溫度范圍時(shí)，氨就會(huì)被氧化成 NOx：NH3+O2→NOx+H2O

在聯(lián)合脫硝系統(tǒng)中，氨氣作為脫硝劑被噴入高溫?zé)煔饷撓跹b置中，多余的氨氣在催化劑的作用下可以在280～420℃ 的煙氣溫度范圍內(nèi)將煙氣中NOx分解成為N2和H2O，其反應(yīng)式如下：4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O；NO+NO2+2NH3 →2N2+3H2O

3 存在問(wèn)題及處理措施

3.1 噴槍槍頭易磨損

由于SNCR脫硝噴槍的工作溫度比較高（煙氣溫度850℃～1100℃），而且煙氣流速也較快，煙氣中夾帶著大量粉塵，對(duì)噴槍的磨損很厲害。所以采取如下措施：

（1）改進(jìn)噴槍材質(zhì)：如噴槍關(guān)鍵部位噴槍桿采用316L、904 L材質(zhì)或鈦基合金材質(zhì)，噴嘴采用特殊合金如C276或硬質(zhì)合金等，為了提高抗耐磨性，可在保護(hù)罩上噴涂碳化鎢耐磨層。（2）噴霧與煙氣混合均勻度：SNCR脫硝噴槍噴霧角度從10°～150°不等，小角度的噴槍穿透能力強(qiáng)，大角度的噴槍覆蓋面積大，噴槍長(zhǎng)度、伸入爐內(nèi)的噴射點(diǎn)深度也有所不同。采用多種不同角度、不同位置的噴槍通過(guò)CFD流場(chǎng)模擬分析結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量情況達(dá)到最佳設(shè)計(jì)，可達(dá)到較高的脫硝效率。（3）霧化顆粒粒徑：SNCR噴槍的霧化顆粒不是像煙氣冷卻一樣，越細(xì)越好，而應(yīng)該是顆粒適中才行。顆粒太細(xì)，則穿透性太差，降低脫硝效率。顆粒太粗，則顆粒的總體表面積太小，也降低脫硝效率，而且太大的顆粒，煙氣流速也比較快，會(huì)導(dǎo)致噴霧顆粒在短時(shí)間內(nèi)不能完全氣化，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生滴液，導(dǎo)致爆管。

3.2 爐膛出口煙道內(nèi)易結(jié)焦

SNCR投入運(yùn)行后，爐膛出口煙道內(nèi)渣垢堵塞現(xiàn)象比以前嚴(yán)重。爐膛出口煙道內(nèi)渣垢狀態(tài)：最下層渣垢致密牢固呈灰白色、層狀，較硬；中間層呈灰色，最上層呈灰黑色，自上而下越來(lái)越堅(jiān)硬、致密。

分析認(rèn)為：隨著SNCR的投入，爐膛出口煙道內(nèi)的濕度增大了，為SO2氣體與煤粉燃燒生成的游離CaO反應(yīng)提供了更為有利的條件，并生成易結(jié)晶析出的CaSO4●2H2O和CaSO4，使?fàn)t膛出口煙道內(nèi)垢物中硫酸鈣的比例增大，爐膛出口煙道內(nèi)結(jié)垢量隨噴入爐膛氨水的增多而提高，即SNCR的運(yùn)行促進(jìn)了爐膛出口煙道內(nèi)堵塞，為此采取了以下措施：（1）改進(jìn)運(yùn)行工況。在保證脫硝效果的同時(shí)適當(dāng)降低稀釋水流量。（2）對(duì)噴射器系統(tǒng)進(jìn)行改造，提高霧化效果，使氨水液滴大小和分布區(qū)域更均勻，液滴蒸發(fā)時(shí)間縮短。（3）對(duì)冷灰斗進(jìn)行水封改造，使灰渣與水接觸面減小，避免生成板結(jié)的CaSO4●2H2O。

4 結(jié)論

燃煤電站鍋爐應(yīng)用SNCR+SCR聯(lián)合脫硝技術(shù)脫硝效果明顯，該SNCR+SCR聯(lián)合脫硝系統(tǒng)除催化劑和部分煙氣分析儀表外，設(shè)備均實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，為國(guó)內(nèi)同類燃煤鍋爐脫硝改造提供了很好的借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1]龔家猷，李慶.燃煤電廠SNCR與SCR聯(lián)合脫硝工藝在國(guó)內(nèi)的首次應(yīng)用[J].華北電力技術(shù)，2011，（2）：31-34.

[2]胡琦.SCR與SNCR混合脫硝技術(shù)在燃煤電廠的應(yīng)用[D].華北電力大學(xué)，2009.

[3]趙海軍，胡秀麗.燃煤電廠SNCR與SCR聯(lián)合脫硝工藝介紹及故障分析[J].電力科學(xué)與工程，2012，28（4）：64-73.

（作者單位：神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)烯烴一分公司）