淺談SNCR脫硝系統(tǒng)用雙霧化噴槍設(shè)計

秦光耀++蘭增林

摘 要：SNCR脫硝系統(tǒng)憑借建設(shè)成本、工藝、效率等多方面優(yōu)勢特別適合循環(huán)流化床鍋爐脫硝改造。傳統(tǒng)的的噴槍多數(shù)采用還原劑（如尿素溶液或氨水）和空氣直接混合后射入鍋爐，液體和氣體二者相互影響，混合后霧化后并不好，控制與調(diào)節(jié)困難、脫硝效果不佳；若采用經(jīng)過設(shè)計改良的雙霧化噴槍，則混合均勻、霧化效果好，易于調(diào)節(jié)和控制，脫硝效果好。對此，本文提出了噴槍設(shè)計的技術(shù)方案。

關(guān)鍵詞：脫硝系統(tǒng)；雙霧化噴槍；設(shè)計

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.24.196

0 引言

煤炭目前依然是我國主要能源，隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，煤炭的利用和開發(fā)已經(jīng)對環(huán)境造成了嚴重的破壞，每年秋冬季節(jié)北方的霧霾就是例子，燃煤電廠的鍋爐作為用煤大戶，所排放的氮氧化物，必須受到嚴格的控制。隨著國家標(biāo)準(zhǔn)《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB13223-2011的實施，大部分已建和新建的燃煤發(fā)電鍋爐的NOx都無法達到新標(biāo)準(zhǔn)的要求，必須選擇合適的煙氣脫硝裝置進行脫硝處理。減少NOx的方法主要在NOx 生成和脫除兩個方面下功夫。已生成的NOx脫除目前已經(jīng)實現(xiàn)工程化的主要有SCR和SNCR兩種工藝。相比SCR系統(tǒng)，SNCR系統(tǒng)建設(shè)成本低，對現(xiàn)有系統(tǒng)改造較少，更適合用在排放并不高的電站鍋爐，特別適合循環(huán)流化床鍋爐脫硝改造，建成后運行成本低。

1 循環(huán)流化床鍋爐SNCR脫硝系統(tǒng)噴射系統(tǒng)的技術(shù)要求

某電廠鍋爐以尿素為還原劑的SNCR脫硝圖如圖1所示。其中，噴射裝置是實現(xiàn)還原劑與煙氣均勻混合的主要手段，是循環(huán)流化床鍋爐SNCR系統(tǒng)的核心。噴射裝置工程上最常見的是墻式噴射器，其主要技術(shù)要求如下：

（1）噴射器的工作環(huán)境為高溫高塵，且管內(nèi)流動還原劑，所以，噴射器制造材料，應(yīng)選用耐高溫、耐磨損、耐腐蝕的材料。（2）噴射器的覆蓋區(qū)域，噴射器選取的種類，安裝的位置與數(shù)量，取決于鍋爐自身條件如鍋爐結(jié)構(gòu)、煙氣量、煙溫、煙氣流場分布等。（3）還原劑噴射系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)能適應(yīng)鍋爐在最低穩(wěn)燃負荷工況和BMCR之間的任何負荷下安全連續(xù)運行，并能適應(yīng)機組負荷變化和啟停的要求。（4）噴射系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置吹掃空氣以防止煙氣中的灰塵堵塞噴射器。（5）噴射器的主要參數(shù)有：①霧化粒子粒徑分布；②霧化粒子噴射速度；③霧化噴嘴形式；④霧化角度。

目前，SNCR脫硝噴槍多采用廠用壓縮空氣與還原劑溶液直接混合，噴射流形通常是扇形或錐形。當(dāng)鍋爐負荷改變或NOx的濃度改變，要改變壓縮空氣量或還原劑溶液的量，但二者相互影響比較大，非常難于調(diào)節(jié)，對控制系統(tǒng)要求較高等等弊端。另外，還存在噴射溶液與煙氣的反應(yīng)接觸面積小，混合不均勻，脫硝效率低的缺點。

2 優(yōu)良的SNCR系統(tǒng)的噴射系統(tǒng)的要求

（1）材料性能要求： 抗高溫沖擊，抗熱變形，耐磨耐腐，容易維護。（2）霧化性能要求：霧化液滴務(wù)必做到粗細結(jié)合，霧化后覆蓋面要廣，最好能均勻分布到 整個爐膛截面。（3）運行控制要求：①根據(jù)現(xiàn)場情況不同組合不同噴射方式，實現(xiàn)覆蓋面積最大；②能靈活調(diào)整單個噴嘴的霧化粒度，改變液滴蒸發(fā)時間，以適應(yīng)溫度變化；③防堵塞，有冷卻，維護簡便。

3 最終選取的設(shè)計方案

所述的SNCR脫硝系統(tǒng)用雙霧化噴槍，還原劑溶液管道、壓縮空氣套管和保護套管采用嵌套安裝方式，噴槍和其保護套管采用快接法蘭連接。機械錐形霧化噴嘴內(nèi)部安裝一個旋流片，扇形空氣霧化噴嘴內(nèi)部流道端部為圓錐形，外部開一通過流道中心橫向V形槽。當(dāng)脫硝系統(tǒng)停止時，可以通過套管吹入壓縮空氣，冷卻噴槍。當(dāng)脫硝系統(tǒng)長期不用時，可以通過快速法蘭，方便地從套管中抽出。 特征是：所述噴槍還原劑溶液管道輸送到機械錐形霧化噴嘴，還原劑本身的壓力通過錐形噴嘴機械霧化，霧化后還原劑在壓縮空氣的帶動下通過扇形空氣霧化噴嘴進行二次霧化，以扇面的形狀高速噴向爐內(nèi)，很快與煙氣均勻混合。

4 該噴槍設(shè)計方案的技術(shù)特點

（1）材質(zhì)。由于噴槍的工作溫度比較高（煙氣溫度850℃～1100℃）

，而且煙氣流速快，煙氣中含有大量的粉塵，噴槍的磨損非常嚴重。因此噴槍制造材料需要耐高溫、耐磨損、耐腐蝕。關(guān)鍵部位如噴槍桿及噴嘴采用316或310s材料，止癢能夠保證關(guān)鍵部位保持高強度和抗腐蝕性。

（2） 噴霧與煙氣的混合均勻程度噴槍噴霧角度從10°～150°不

等，小角度的噴槍穿透能力強，大角度的噴槍覆蓋面積大，我們的噴槍角度約為90°。

（3）噴槍縮進、防止磨損。分離器入口煙氣磨損嚴重，因此安裝時噴槍頭部縮進煙道內(nèi)壁0.5-1cm，防止噴槍頭部磨損。

（4）調(diào)節(jié)能力。噴槍采用還原劑溶液直接霧化和壓縮空氣二次

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（上接第216頁）

霧化相結(jié)合的方式，使霧化效果更好；壓縮空氣流量和還原劑流量分別單獨控制：通過改變泵的轉(zhuǎn)速即可調(diào)節(jié)尿素溶液的噴射量，改變壓縮空氣的調(diào)節(jié)閥可改變霧化空氣的量。扇形噴嘴阻力小，錐形噴嘴阻力大，空氣和尿素溶液調(diào)節(jié)相互影響較小，便于調(diào)節(jié)。

（5）噴嘴結(jié)構(gòu)。SNCR噴槍的霧化顆粒不是越細越好，而應(yīng)該顆粒粗細均有。細顆粒占比高，穿透性太差，脫硝效率低。粗顆粒占比高，則還原劑溶液的總體表面積太小，與煙氣接觸面積小，脫硝效率低，脫硝噴槍應(yīng)采用專門設(shè)計的噴嘴，保證在一定壓力下噴射，以獲得最佳尺寸和分布的液滴粒徑。

5 結(jié)束語

隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展，能源消費也日益增長，若不加控制，我國氮氧化物排放將日益嚴重。在SNCR脫硝系統(tǒng)中，用雙霧化噴槍代替?zhèn)鹘y(tǒng)的氣液混合噴槍，能夠極大的提高霧化效果及脫硝效率，更易于實現(xiàn)減排的目標(biāo)，所以雙霧化噴槍將會有很廣闊的市場。

參考文獻：

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[4]秦光耀.SNCR脫硝技術(shù)在480t/h循環(huán)流化床鍋爐上的應(yīng)用[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2014（06）：13-14.

基金項目：2017年河南省教育廳重點科研課題“循環(huán)流化床鍋爐氮氧化物超低排放工程化研究與開發(fā)”（課題編號：17A470015）

作者簡介：秦光耀（1982-），男，河南林州人，碩士，工程師，主要研究方向：火電廠節(jié)能減排。