600t/d垃圾焚燒爐SNCR優化分析

張蘇安

【摘??要】通過試驗調整并記錄爐膛溫度、氨氮比、省煤器出口氧量對SNCR系統脫硝效率的影響，分析總結出SNCR系統調整最優參數。

【關鍵詞】溫度;氨氮比;氧量

1.概述

選擇性非催化還原（SNCR）技術是一種成熟的NOx控制處理技術。此方法是在870～1205℃下，將氮還原劑（一般是氨或尿素）噴入煙氣中，將NOx還原，生成氮氣和水。

結合600t/d生活垃圾焚燒發電項目SNCR優化調整試驗，針對反應溫度、氧量、氨氮比為主的參數對效率進行研究分析，找到這些參數對脫硝效率影響的規律，更好的應用于生產中，進而有效控制氮氧化物的排放[1]。

2.溫度對脫硝效率的影響

2.1?溫度對脫硝效率影響機理

SNCR脫硝技術是利用高溫熱能作為NO/NH3反應的活化能，使得NO/NH3發生化學反應生成無污染的N2和H2O，高溫環境是反應發生的先決條件。實驗表明，NH3還原NO的反應只能在870～1205℃的狹小的溫度區間內才能以一個合適的速率進行。

2.2?試驗內容

某電廠600t/d生活垃圾焚燒發電項目，1、2、3、4號噴槍為一組安裝在前墻約20m高度位置。在NH3與H2O濃度、流量不變的前提下，維持蒸發量與含氧量相對的穩定，測量煙氣中的NOx的含量，找到反應溫度與脫硝效率之間的關系。

試驗步驟如下：

維持NH3與H2O的流量不變，投入噴槍1，2，3，4號，保證燃燒工況相對穩定，記錄煙氣流量、蒸發量、爐膛溫度、含氧量、NOx、煙氣中逃逸氨等數值。試驗進行7個小時，截取的工況時間間隔不得少于10分鐘。

2.3?試驗結果

實驗結果表明在800℃～900℃之間，負荷穩定、含氧量波動較小、氨水與軟水的使用量固定的情況下，NOx的排放值比較穩定，也就意味著在這個溫度區間內脫硝反應速率處于穩定狀態;當反應溫度接近900℃時，NOx的排放值急劇下降，脫硝反應的速率急劇增大，反應更加迅速，900℃是該項目脫硝反應的一個拐點。900℃之后，隨著溫度提高，NOx排放值并沒有進一步的降低的趨勢，而是逐漸趨于平穩，說明再次提高反應溫度小范圍內并不會提高脫硝效率。當脫硝溫度高于1000℃后，焚燒爐出口溫度勢必高于1050℃，這會引發鍋爐本體高溫腐蝕及結焦等一系列危害設備安全的問題;脫硝反應溫度低于800℃時，會導致爐膛整體溫度低于850℃兩秒，不能滿足環境排放指標。

3.氨氮比的調整

3.1?試驗原理

氨氮比（NSR）指的是反應體系中氨和NOx的摩爾比與理論上氨還原NOx反應的當量摩爾比之間的比值。氨水密度為0.91g/cm3。

3.2?試驗內容

試驗步驟如下：

1、通過固定氨水流量，改變軟水流量，尋找脫硝效率最好的軟水噴射量作為固定軟水流量。

2、在含氧量與負荷相對穩定的情況下，記錄未噴氨水前氮氧化物的濃度，煙氣量;

3、噴入氨水后，采集煙氣量、氮氧化物濃度、氨逃逸濃度。

4、逐漸增加氨水的使用量，采集煙氣量、氮氧化物濃度、氨逃逸濃度。

5、重復過程4。當氨逃逸值超過國標后，停止試驗。

3.3試驗結果

在氨水投入量不變的條件下，隨著軟水使用量增加，NOx排放值呈下降趨勢，當軟水量達到100L/h以后，隨著軟水使用量的增加，NOx排放值幾乎保持不變。從試驗中可以看出，氨水流量不變，當軟水噴射量達到100L/h時候，氨水能夠均勻的分布爐膛內參與脫硝反應，提高反應效率，減少NOx排放，降低氨逃逸。

將軟水流量固定在100L/h，通過改變氨水噴射量對NOx濃度進行調整，找到脫硝效率最高的氨氮比。結果表明當n值大于0.8后，脫硝效率并沒有提高（考慮是煙氣的停留時間、煙氣組分、爐膛溫度、氨水霧化效果及粒徑等因素的影響），逃逸氨量超過了允許值。因此，在考慮設備安全的情況下追求最佳的脫硝效率，其對應的n值在0.8。

4.含氧量對脫硝效率的影響

4.1?試驗原理

當未投氨水時候，在爐膛高溫環境下，如果含氧量超過一定值，會產生熱力型的氮氧化物生成，導致CEMS檢查中NOx增加。但是在脫硝反應中，氧氣是不可或缺的部分，通過試驗，找到一個最佳的含氧量范圍，保證脫硝效率處于高水平狀態。在垃圾性質穩定、爐膛溫度波動范圍較小的情況下，維持氨水噴射量不變，通過觀察含氧量的變化對NOx指標的影響[2]。

4.2?試驗結果

試驗結果表明，隨著鍋爐出口省煤器位置含氧量的減少，NOx排放成降低趨勢，當含氧量為零時，NOx排放達到最低值。在鍋爐正常運行中，含氧量過低導致鍋爐受熱面處于還原氣氛下，加劇受熱面腐蝕與結焦，對鍋爐的經濟運行及設備安全造成嚴重危害。含氧量過高會導致熱力型NOx排放增加，排煙損失也增加，降低鍋爐效率。因此，可將含氧量控制在3-6%之間，既減少了NOx的排放，又保證了設備安全和鍋爐效率[3]。

5.總結

綜上所述，結合項目現場特點，對SNCR的優化試驗主要從三個方面進行總結：

1、從脫硝反應溫度上著手，在800℃～1000℃區間內，找到最佳的脫硝反應溫度區間。800℃～900℃之間，提高反應溫度，對NOx值影響很小，當處于900℃時，給脫硝反應提供的活化能達到一個限值，脫硝反應更加迅速，脫硝效率進一步提高。900℃之后，NOx排放值穩定，說明此時溫度已經不是影響反應的主要因素了。因此，可將反應溫度控制在900℃～980℃之間，促使反應更加迅速徹底。

2、從脫硝氨氮比入手，找到脫硝效率最高、氨逃逸滿足規定值的氨氮比。根據NOx值減少量以及氨逃逸情況，確定效率最優n值0.8，最大程度提高氨的利用率。

3、從含氧量角度進行分析，含氧量是存在一個最優區間，通過試驗得出此區間為3%～6%之間。

參考文獻：

[1]汪偉，費月秋.垃圾焚燒爐SNCR脫硝系統的優化與研究[J].華章，2013（26）.

[2]夏子卿，張志坤，高海鳴，et?al.垃圾焚燒煙氣脫酸系統新型半干法工藝研究[J].環境衛生工程，2011，19（3）：27-28.

[3]朱勇.垃圾發電廠半干式反應塔脫酸效率影響因素分析[J].中國高新技術企業（中旬刊），2014（7）.

（作者單位：安徽新力電業高技術有限責任公司）