SNCR/SCR混合法脫硝工藝探討

摘 要：文章詳細(xì)的介紹了SNCR/SCR混合法脫硝工藝，并且與SNCR法和SCR法脫硝工藝進(jìn)行了投資比較，闡述了SNCR/SCR混合法優(yōu)點和不足，并說明了解決辦法，列舉了SNCR/SCR混合法應(yīng)用中的運行數(shù)據(jù)，更好的證明了SNCR/SCR混合法應(yīng)用的優(yōu)點。

關(guān)鍵詞：脫硝；SNCR/SCR；混合法

現(xiàn)在國內(nèi)燃煤電廠脫硝工藝中主要有SNCR選擇性非催化劑還原法、SCR選擇性催化劑還原法和SNCR/SCR混合法三種，每種脫硝方法都有各自優(yōu)點，下面著重闡述一下SNCR/SCR混合法的工藝過程及特點。

SNCR/SCR混合法結(jié)合SNCR法投資低、SCR脫硝效率高的優(yōu)點，但并不是兩種方法簡單的組合，而是將兩種方法的優(yōu)點結(jié)合起來，將它們的負(fù)面影響降到最小程度。混合法有兩個區(qū)域組成：SNCR脫硝反應(yīng)區(qū)和SCR脫硝反應(yīng)區(qū)。SNCR區(qū)將用尿素或者氨水直接噴入滿足爐膛內(nèi)滿足溫度窗口區(qū)域，脫除一部分的NOx，產(chǎn)生的逃逸氨隨著煙氣一起進(jìn)入后端的SCR區(qū)，在催化劑的作用下，再次與NOx反應(yīng)，進(jìn)而脫除NOx。混合法有以下兩方面的優(yōu)勢：

（1）脫硝效率方面。對于大型燃煤鍋爐，SNCR工藝的效率一般為40%左右，SNCR工藝由于受到氨逃逸的限制，要求還原劑噴入?yún)^(qū)域的溫度偏高。而采用混合法時，SNCR區(qū)域產(chǎn)生的逃逸氨是作為后端SCR區(qū)的還原劑，所以設(shè)計時對于混合法前段SNCR脫硝區(qū)的氨逃逸，無需過多考慮，還原劑噴入?yún)^(qū)域選擇相對拓寬。結(jié)合后端SCR脫硝工藝，若反應(yīng)器類型為煙道型，脫硝效率可達(dá)到75%以上；若反應(yīng)器類型為全尺寸型，脫硝效率可達(dá)到90%以上。

（2）工程造價方面?；旌戏ㄏ鄬τ赟NCR法造價有所增加，但是脫硝效率也提升了將近一倍，對SCR法造價降低了很多，但是同時也保證了脫硝效率?；旌戏ㄏ鄬τ赟CR法可以在下面幾方面節(jié)約造價成本：a.混合法不需要尿素制氨系統(tǒng)。SCR法無論采用那種還原劑需要有制氨系統(tǒng)和噴氨系統(tǒng)，液氨為還原劑時需要有液氨蒸發(fā)裝置；氨水為還原劑時需要有氨水蒸發(fā)裝置；尿素作為還原劑時需要有尿素?zé)峤饣蛘咚庋b置。噴氨系統(tǒng)要有稀釋風(fēng)、稀釋風(fēng)增壓裝置、AIG、靜態(tài)混合器、導(dǎo)流板、整流器等設(shè)備，還原劑與煙氣混合后，需要一定長度的直段煙道，保證還原劑與煙氣充分混合。這些都需要設(shè)計安裝相應(yīng)的設(shè)備，運行時還需要有相應(yīng)的能耗。而混合法采用氨水或者尿素作為還原劑時，通過加入稀釋水，將還原劑稀釋到相應(yīng)的濃度即可直接噴入鍋爐內(nèi)。b.催化方面。在相同脫硝效率時，SCR法相對于混合法使用的催化劑更多。眾所周知，催化劑的價格比較昂貴，在脫硝工程投資中占有很大的比例，減少催化劑的使用量，對于降低建設(shè)成本是至關(guān)重要的。在混合法中SNCR效率設(shè)計在40%時，整體脫硝效率設(shè)計75%時，催化劑的用量相對于SCR法減少30%。c.反應(yīng)器體積比SCR法縮小。由于催化劑用量少，混合法一般采用一層催化劑，這樣就可以有效的縮小反應(yīng)器體積，或者為煙道式反應(yīng)器，這樣減少了反應(yīng)器鋼材量的使用，同時也減少了反應(yīng)器鋼結(jié)構(gòu)支架鋼材量的使用，大大的降低了建設(shè)成本。d.運行成本。在運行成本方面混合法與SCR法相比，主要體現(xiàn)在還原劑用量和催化劑的折舊消耗。就尿素作為還原劑而言，消耗量一般比SCR法要高出50-100%；混合法催化劑3-4年更換的費用相對比較低。脫硝方法的選擇一般需要考慮催化劑和尿素的價格，尿素作為還原劑時，還需要增加尿素?zé)峤饣蛘咚庀到y(tǒng)，在運行時候，熱解需要消耗大量的電能，水解消耗蒸汽等。所以一般情況下，混合法的綜合運行費油會略低于SCR法。e.混合法與SCR相比催化劑用量少，煙風(fēng)阻力小，甚至一些項目的引風(fēng)機(jī)不用改造或者更換；另外催化劑用量少對于SO2轉(zhuǎn)化為SO3的副作用會減少，大量的SO3的產(chǎn)生會導(dǎo)致煙氣酸露點升高，會造成下游設(shè)備腐蝕，另外SO3還會與逃逸的氨生成黏結(jié)性很強(qiáng)的亞硫酸銨，大量黏結(jié)會導(dǎo)致空預(yù)器冷端堵塞，在鍋爐的燃煤含硫高時，混合法在此方面有時很明顯。

混合法還是存在一些問題，問題主要集中在前段SNCR脫硝區(qū)域的逃逸氨量控制困難，運行時要保證脫硝效率的同時，還要兼顧逃逸氨的量能夠滿足后端SCR區(qū)域脫硝的需求，控制的實現(xiàn)比較困難。當(dāng)氨逃逸量較低時，增加噴槍的尿素噴入流量，會產(chǎn)生較多的逃逸氨，在逃逸氨量大于20ppm以后，噴射量成指數(shù)增長，逃逸濃度到達(dá)40ppm時，幾乎接近極限。如果需要增加SCR部分的脫硝效率，就需要增加噴安裝置，這樣就是失去了混合法的優(yōu)勢。如果增加SNCR部分氨逃逸量來滿足SCR部分的氨需量，那么勢必要增加還原劑的噴入量，有時候SNCR的NSR能達(dá)到1.8-2.5，這樣會增加脫硝運行成本。另外問題就是氨氣與煙氣在到達(dá)催化劑之前的混合問題，混合的充分程度，很大程度的影響了SCR脫硝效率。

針對以上問題，北京洛卡環(huán)保技術(shù)有限公司經(jīng)過研發(fā)找到解決辦法。SCR反應(yīng)還原劑不足問題通過在鍋爐轉(zhuǎn)向室增加補(bǔ)充噴槍，在鍋爐轉(zhuǎn)向室噴入還原劑，在爐內(nèi)直接熱解，這樣既能解決SNCR的NSR偏大大的問題，有些項目的NSR能達(dá)到1.2以下，也能解決SCR部分的氨需量問題，脫硝系統(tǒng)的氨逃逸可以保證在3ppm以下；針對氨氣與煙氣混合不充分的問題，解決辦法為在反應(yīng)器進(jìn)口煙道中增加特殊的流場混合器/導(dǎo)流板，使氨氣和煙氣在煙道內(nèi)短時間混合充分。

下面列舉幾個改進(jìn)后混合法在工程中的應(yīng)用，通過個項目的運行數(shù)據(jù)，能夠充分體現(xiàn)出混合法的優(yōu)勢。

（1）大唐灞橋熱電廠2x300MW混合法煙氣脫硝項目，鍋爐為：300MW機(jī)組，2011年8月22日至9月1日，#1機(jī)組進(jìn)行168h試運，NOx初始排放設(shè)計值450mg/Nm3，實際550～700mg/Nm3，最高840mg/Nm3，平均650mg/Nm3左右，投運SNCR/SCR脫硝后：出口NOx濃度平均128.7mg/Nm3； NOx初始值在450mg/Nm3左右時，出口可達(dá)90mg/Nm3；平均NH3逃逸濃度小于3ppm； SNCR平均脫硝率45%，SCR平均脫硝率54%，總效率76%；平均尿素耗量為505kg/h，NSR為1.3。2011年12月22日至12月29日，對#2機(jī)組進(jìn)行168h試運，運期間，初始NOx濃度在560mg/Nm3左右，投運脫硝后：平均NOx排放107.4mg/Nm3，在初始排放值450mg/Nm3時，出口NOx可以低達(dá)90mg/Nm3；平均NH3逃逸濃度為0.26ppm；SNCR平均脫硝率為45.2%，SCR平均脫硝率為62.6%，總效率為80.2%；平均尿素耗量為413kg/h，NSR為1.05。

（2）新疆西部天富合盛熱電有限公司2×330MW機(jī)組脫硝改造項目。鍋爐為330MW機(jī)組，2014年10月25日至10月31日，#1機(jī)組進(jìn)行168h試運；NOx初始排放設(shè)計值250mg/Nm3，但實際220～240mg/Nm3投運SNCR/SCR脫硝后：出口NOx濃度平均71mg/Nm3；平均NH3逃逸濃度小于3ppm；SNCR平均脫硝率40%，SCR平均脫硝率52%，總效率71%；平均尿素耗量為210kg/h，低于保證值的287kg/h，NSR為1.35。

在未來的脫硝市場中，混合法的使用會越來越多，這也是脫硝技術(shù)在不斷進(jìn)步的證明。

作者簡介：李建軍（1978，8-），男，2002年畢業(yè)于沈陽化工學(xué)院，現(xiàn)工作于北京洛卡環(huán)保技術(shù)有限公司，主要從事電廠脫硝設(shè)計工作，工程師。