SNCR+SCR聯(lián)合脫硝工藝改進探討

高建文

摘 要：SNCR+SCR聯(lián)合脫硝技術越來越多的受到廣泛應用，特別是在舊鍋爐改造上優(yōu)勢明顯，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，并對運行中出現(xiàn)的如噴槍槍頭易磨損、燒壞；爐膛出口煙道內易結焦等問題進行分析并采取措施予以防范。

關鍵詞：煙氣脫硝；SNCR+SCR聯(lián)合；改進措施

0 引言

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

1 工藝系統(tǒng)說明

某煤業(yè)集團烯烴4×280t/h鍋爐煙氣脫硝工程動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。在設計煤種、校核煤種、鍋爐最大連續(xù)出力工況（BMCR）、處理100%煙氣量、鍋爐原始設計NOx排放濃度小于或等于200mg/Nm3（6%含氧量，標態(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%，濃度會在15%～25%范圍內波動，控制系統(tǒng)可根據氨水濃度的信號進行流量調節(jié)。脫硝系統(tǒng)滿足鍋爐在80%～100%BMCR 負荷范圍內，SNCR入口濃度不高于370mg/Nm3（干基，6%O2）時，出口NOx 濃度均不高于200mg/Nm3。在85%～100% 負荷范圍內NH3逃逸量不高于10ppm，在80%至100% 負荷范圍內，氨逃逸可控制在12ppm以內。脫硝裝置可用率不小于95%。

2 SNCR+SCR 聯(lián)合脫硝機理

SNCR+SCR聯(lián)合脫硝工藝結合了兩種技術的各自優(yōu)點，在提高 NOx脫除率的同時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脫硝過程中氨的泄漏為SCR提供了所需的還原劑。通過SCR脫硝過程可脫去除掉更多的NOx，并且進一步的減少了氨泄漏的機會。

SNCR技術把還原劑如氨氣、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）當溫度過高超過反應溫度范圍時，氨就會被氧化成 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煙氣脫硝裝置中，多余的氨氣在催化劑的作用下可以在280～420℃ 的煙氣溫度范圍內將煙氣中NOx分解成為N2和H2O，其反應式如下：4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O；NO+NO2+2NH3 →2N2+3H2O

3 存在問題及處理措施

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，對噴槍的磨損很厲害。所以采取如下措施：

（1）改進噴槍材質：如噴槍關鍵部位噴槍桿采用316L、904 L材質或鈦基合金材質，噴嘴采用特殊合金如C276或硬質合金等，為了提高抗耐磨性，可在保護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，大角度的噴槍覆蓋面積大，噴槍長度、伸入爐內的噴射點深度也有所不同。采用多種不同角度、不同位置的噴槍通過CFD流場模擬分析結合現(xiàn)場測量情況達到最佳設計，可達到較高的脫硝效率。（3）霧化顆粒粒徑：SNCR噴槍的霧化顆粒不是像煙氣冷卻一樣，越細越好，而應該是顆粒適中才行。顆粒太細，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，會導致噴霧顆粒在短時間內不能完全氣化，有時會產生滴液，導致爆管。

3.2 爐膛出口煙道內易結焦

SNCR投入運行后，爐膛出口煙道內渣垢堵塞現(xiàn)象比以前嚴重。爐膛出口煙道內渣垢狀態(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，自上而下越來越堅硬、致密。

分析認為：隨著SNCR的投入，爐膛出口煙道內的濕度增大了，為SO2氣體與煤粉燃燒生成的游離CaO反應提供了更為有利的條件，并生成易結晶析出的CaSO4●2H2O和CaSO4，使爐膛出口煙道內垢物中硫酸鈣的比例增大，爐膛出口煙道內結垢量隨噴入爐膛氨水的增多而提高，即SNCR的運行促進了爐膛出口煙道內堵塞，為此采取了以下措施：（1）改進運行工況。在保證脫硝效果的同時適當降低稀釋水流量。（2）對噴射器系統(tǒng)進行改造，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)時間縮短。（3）對冷灰斗進行水封改造，使灰渣與水接觸面減小，避免生成板結的CaSO4●2H2O。

4 結論

燃煤電站鍋爐應用SNCR+SCR聯(lián)合脫硝技術脫硝效果明顯，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，設備均實現(xiàn)了國產化，為國內同類燃煤鍋爐脫硝改造提供了很好的借鑒。

參考文獻

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[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].電力科學與工程，2012，28（4）：64-73.

（作者單位：神華寧夏煤業(yè)集團烯烴一分公司）