一種改善SNCR窗口溫度的新工藝

仇云霞，朱 沖

（江蘇科行環保科技有限公司，江蘇 鹽城 224051）

一種改善SNCR窗口溫度的新工藝

仇云霞，朱 沖

（江蘇科行環保科技有限公司，江蘇 鹽城 224051）

SNCR脫硝工藝在循環流化床鍋爐的脫硝改造上的應用十分廣泛，但由于有些鍋爐溫度過低，如不采取特殊措施就無法滿足環保要求。文章簡要介紹了NOx脫除的機理，通過在煙氣中加入CH4，可改善SNCR的反應條件，提高反應效率。

循環流化床鍋爐；選擇性非催化還原法脫硝；溫度窗口；甲烷

1 引言

煤粉燃燒是產生氮氧化物的主要來源，我國對于NOx的排放標準控制日趨嚴格。目前國內主流的脫硝技術主要有選擇性催化還原法 （SCR）和選擇性非催化還原法（SNCR）。SCR裝置設在煙氣尾部，脫硝效率高，化學反應溫度較低，但存在初期投資成本和運行成本較高、設備占地面積大、還原劑和催化劑用量較大等缺點。SNCR工程造價較低、占地面積小，非常適合老廠改造，該工藝可適用各種燃料、各種類型的鍋爐，并具有良好的經濟性，可適應市場的需求。SNCR的脫硝原理是：在鍋爐850℃～1150℃溫度窗口噴入尿素溶液或氨水，煙氣溫度高于或低于反應溫度窗口時將導致脫硝效率下降。而在鍋爐實際運行過程中，由于負荷變化、燃燒方式的不同，會導致煙氣溫度低于反應溫度窗口，該情況下使用SNCR脫硝效率會明顯下降。所以擴展SNCR反應溫度窗口技術的探討是一個新的研究方向。

2 反應機理探討

在850℃～1150℃溫度條件下，采用NH3作為還原劑還原NOx，化學反應方程式主要如下：

從SNCR微觀基元反應上分析探討，NH3向N2的轉換反應尤為重要，其反應方程式如下：

后期還原NOx，其微觀反應方程式如下：

從以上反應方程可以看出，適量的OH、O、H基元是NOx還原反應的必要條件，活性基元是在足夠高的溫度下產生，煙氣內的活性基元在低于反應溫度窗口時的產生量不足，造成煙氣脫硝反應速率下降。

因此，SNCR工藝的脫硝效率主要取決于煙氣中OH、O、H基元數量，數量愈多，脫硝效率愈高，反之則效率下降。所以在溫度低于850℃的條件下需要一種能提高煙氣內OH、O、H基元數量的方法來保證脫硝效率。

選用CH4作為添加劑可彌補煙氣OH、O、H基元數量。足夠高溫下CH4會發生一系列生成活性基元的反應，產生的活性基元可以補充在略低于工藝溫度窗口下的溫度區間內的煙氣活性基元的不足，使得反應窗口溫度降低。

3 工程應用

該項方案設備具體包括：氨水儲罐、高流量循環模塊、稀釋計量模塊、分配模塊、CH4壓縮儲罐、計量系統、控制系統、噴槍、溫度傳感器、CH4噴吹管。具體工藝實施方法為：

（1）在75t/h循環流化床鍋爐上選擇850℃～1150℃溫度窗口作為SNCR噴槍開孔區域，通過CFD流暢模擬煙氣與氨水霧化效果最佳處作為噴槍開孔插入點，對于75t/h循環流化床鍋爐分配模塊選用4支噴槍，在煙氣出口處對稱布置，兩側各兩只槍，噴槍過少會導致噴氨量過少，存在NOx與爐膛中的煙氣混合不充分，導致NOx反應不完全，噴槍過多則噴氨量多，會增加氨逃逸。

（2）在噴槍開孔處附近取合適位置作為溫度計探測點，溫度計探測點設置在噴槍前方200～300mm。

（3）溫度傳感器安置結束后，取一側噴槍位置前300～500mm處作為CH4噴吹管的安裝位置，其縱向高度在兩噴槍之間。

（4）在廠區合適地面布置氨區，包括氨水儲罐、HFD模塊、卸氨泵、洗眼池以及CH4壓縮儲罐，稀釋計量模塊、CH4計量模塊及稀釋水箱布置在鍋爐運轉平臺，分配模塊放置在噴槍附近處。

（5）所有設備都與DCS控制系統連接，進行數據輸送與反饋。其結構模型如下圖。

結構模型圖

4 CH4過程控制原理

（1）如上圖，當溫度計2所測溫度在正常反應溫度內（850℃～1150℃）時，控制系統對計量系統不執行任何操作，CH4不噴入鍋爐，此時爐膛內煙氣中的OH、H、O活性基元數量正常，氨水（或尿素溶液）與鍋爐煙氣正常反應，計量系統為常閉狀態。

（2）當鍋爐運行負荷變化或其他工況下使噴槍附近煙氣溫度下降，溫度計2反饋溫度在低于850℃時，計量系統的電動球閥打開，CH4從CH4壓縮儲罐通過計量系統送至CH4噴吹管噴入爐膛，CH4在高溫作用下使煙氣生成足夠的OH、H、O活性基元，補充因溫度下降活性基元的減少，保證脫硝效率穩定。

5 結論

該工藝簡單，占地面積小，在煙氣溫度低于SNCR正常反應窗口溫度時，通過噴入CH4提高活性基元的數量，有效擴展了SNCR反應溫度窗口，保證了脫硝效率和脫硝系統的穩定運行。

A New Technology for Improvement of SNCR Window Temperature

QIU Yun-xia, ZHU Chong
(Jiangsu Kehang Environmental Technologies Co., Ltd, Jiangsu Yancheng 224051, China)

SNCR denitration technology in the denitration transformation of CFB is widely used, but temperature in some boilers is too low, if special measures are not taken, they can‘t meet the environmental requirements. This paper describes the mechanism of NOx denitration. By mixing CH4 in flue gas, the mechanism could improve the SNCR reaction condition and increase the reaction efficiency.

CFB; SNCR denitration; temperature; CH4

X701

A

1006-5377（2016）12-0043-02