SNCR脫硝技術(shù)在CFB鍋爐上的應(yīng)用研究

樓琦

（浙江富春江環(huán)保熱電股份有限公司 浙江省杭州市 311418）

摘要：近年來大批燃煤機(jī)組已經(jīng)建設(shè)和投運(yùn)脫硝裝置，但仍有大量循環(huán)硫化床（CFB）鍋爐由于其低污染燃燒和排放標(biāo)準(zhǔn)相對寬松沒有建設(shè)脫硝裝置，尤其是東北地區(qū)的中小型供熱CFB鍋爐一般在供暖期運(yùn)行，本文通過實(shí)例介紹了SNCR脫硝技術(shù)在CFB鍋爐上的應(yīng)用僅供參考。

關(guān)鍵詞：NOx；SNCR；水冷方形分離器；噴槍布置

一、工藝概述

SNCR脫硝技術(shù)是指在沒有催化劑的情況下，將還原劑（尿素溶液或氨水）直接噴入爐膛內(nèi)溫度為800℃～1250℃的區(qū)域內(nèi)，與

煙氣中的NOx反應(yīng)，生成N2和水，以達(dá)到脫除NOx的目的[1-2]。在800℃～1250℃范圍內(nèi)，NH3或尿素還原NOx的主要反應(yīng)為：

氨水為還原劑：4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O

尿素為還原劑：4NO+2CO（NH2）2+O2→4N2+2CO2+4H2O2

由于SNCR脫硝技術(shù)系統(tǒng)簡單，且對爐膛運(yùn)行溫度較為敏感，因此，脫硝效率具有一定的局限性，為達(dá)到更好的脫硝效果，實(shí)際運(yùn)行中可向還原劑中加入一定量的鈉鹽、CO、H2O2和醇類等添加劑，能有效提高系統(tǒng)脫硝效率。

二、主流脫硝技術(shù)介紹

在目前煙氣脫硝技術(shù)領(lǐng)域，火電廠大規(guī)模應(yīng)用的脫硝技術(shù)主要包括選擇性催化還原法（SCR）、選擇性非催化還原法（SNCR）和SNCR/SCR聯(lián)合脫硝技術(shù)。介紹如下：

1、SCR法（SelectiveCatalyticReduction，選擇性催化還原法）。

SCR技術(shù)是向催化劑上游的煙氣中噴入氨氣或其它合適的還原劑，利用催化劑將煙氣中的NOX還原成無害的N2和H2O，反應(yīng)溫度一般在300～400℃間。SCR法主要應(yīng)用于大型煤粉爐，是目前國內(nèi)主流脫硝技術(shù)，SCR系統(tǒng)NOX脫除效率通常很高，噴入到煙氣中的氨幾乎完全和NOX反應(yīng)。一般來說，對于新的催化劑，氨逃逸量很低。但是，隨著催化劑失活或者表面被飛灰覆蓋或堵塞，氨逃逸量就會增加，為了維持需要的NOX脫除率，就必須增加反應(yīng)器中NH3/NOX摩爾比。同時(shí)，由于反應(yīng)條件受限及催化劑的消耗，其投資及運(yùn)營成本也較高。

2、SNCR法（SelectiveNon-CatalyticReduction，選擇性非催化還原法）

選擇性非催化還原技術(shù)（SNCR）是一種不使用催化劑，在850～1150℃范圍內(nèi)，于煙氣中直接還原NO的工藝。SNCR把還原劑如氨氣、氨水、尿素稀溶液等噴入爐膛溫度為850～1150℃的區(qū)域，還原劑迅速熱分解出NH3并與煙氣中的NOx進(jìn)行反應(yīng)生成N2和H2O。在無催化劑作用下，氨或尿素等氨基還原劑可選擇性地還原煙氣中的NO。

3、混合型SNCR/SCR技術(shù)。

混合型SNCR/SCR技術(shù)是將SNCR與煙道型SCR結(jié)合，SNCR承擔(dān)脫硝和提供NH3的雙重功能，利用煙道型SCR將上游來的NH3與NOx反應(yīng)完全，從而提高整體脫硝效率，彌補(bǔ)SNCR裝置效率有限的缺陷。以上3種脫硝工藝對比下來，SNCR比較簡潔，具

有如下特點(diǎn)（以300MW機(jī)組為例）：

占地面積?。ú贾迷阱仩t本體上）；

投資成本低（不需要催化劑、系統(tǒng)造價(jià)大大降低，前期約2000萬，SCR法脫硝前期投資在5000～6000萬）；

運(yùn)行成本較低（約0.004元/kWh）；

SNCR裝置不增加煙氣系統(tǒng)阻力；

SNCR不使用催化劑，不產(chǎn)生新的SO3，氨逃逸控制在10ppm以內(nèi)，不會造成尾部煙道的積灰和腐蝕；

安裝及操作較易。

三、工程概況

本文討論的SNCR脫硝技術(shù)應(yīng)用于某熱電廠2臺220t/h水冷方形分離器CFB鍋爐，次高壓中溫CFB鍋爐，采用Π型布置，單鍋筒自然循環(huán)、集中下降管、平衡通風(fēng)、水冷旋風(fēng)氣固分離器、尾部煙道內(nèi)布置對流受熱面。脫硝系統(tǒng)入口NOx實(shí)測最高濃度為246mg/m3（標(biāo)干，6%O2），目前排放標(biāo)準(zhǔn)為≤200mg/m3，考慮到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)不斷嚴(yán)格，脫硝系統(tǒng)出口按≤100mg/m3設(shè)計(jì)，氨逃逸≤8.2mg/m3，脫硝效率≥60%。

1、水冷分離器尿素噴槍布置特點(diǎn)

CFB鍋爐采用清華大學(xué)研發(fā)的水冷方形分離器，其結(jié)構(gòu)是四周用膜式水冷壁組成的方形，壁面作為爐膛壁面水循環(huán)系統(tǒng)的一部分與爐膛之間免除熱膨脹節(jié)。煙氣入口加速段由水冷壁管彎制成圓弧形，與入口處直壁面形成逐漸加速段。旋風(fēng)分離室截面為多邊形，拐角處用模式水冷壁填充成圓弧形，在水冷表面敷設(shè)了一層薄的耐火層進(jìn)行防磨處理，煙氣由中心筒排出。水冷方形分離器較圓形旋風(fēng)分離器制造結(jié)構(gòu)簡單、易于安裝；圓弧形入口加速段和圓弧形分離室內(nèi)截面起導(dǎo)流和引流作用，有效降低流阻，提高分離效率；分離器緊貼爐膛布置減小鍋爐體積，布置緊湊。在CFB鍋爐上應(yīng)用SNCR脫硝系統(tǒng)，對于圓形旋風(fēng)分離器的尿素噴槍一般布置在水平煙道處，但水冷方形分離器貼爐膛布置，入口在鍋爐出口中心線位置，無布置噴槍的空間，而在分離器內(nèi)部布置噴槍則停留時(shí)間不足，影響脫硝效率。本工程尿素噴槍布置在鍋爐出口處，沿方形分離器入口豎直方向在27～31m處均布4只，鍋爐左右兩側(cè)共8只，通過調(diào)整霧化距離，使尿素溶液能夠隨煙氣進(jìn)入分離器入口，實(shí)現(xiàn)高效脫硝反應(yīng)。

2、脫硝系統(tǒng)熱態(tài)調(diào)試

2.1噴槍流量熱態(tài)調(diào)平試驗(yàn)

對每臺爐的噴射系統(tǒng)進(jìn)行熱態(tài)調(diào)平，使各噴槍的流量基本相同，調(diào)節(jié)尿素溶液壓力能夠滿足霧化要求。噴槍霧化壓縮空氣壓力調(diào)節(jié)至0.35MPa，將每臺爐的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開到80%后調(diào)節(jié)自力式調(diào)節(jié)閥（閥后調(diào)節(jié)），使?fàn)t前分配器的尿素溶液壓力達(dá)到0.36MPa，對角調(diào)節(jié)每支噴槍金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)前手動(dòng)閥，使流量控制在0.12m3/h，調(diào)平過程中注意觀察爐前分配器尿素溶液壓力，同時(shí)調(diào)整自力式調(diào)節(jié)閥確保壓力穩(wěn)定。熱態(tài)調(diào)平后需檢查每支噴槍的霧化情況，并根據(jù)NOx排放濃度調(diào)節(jié)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開度，當(dāng)總流量在0.8m3/h左右時(shí)，NOx排放在100mg/m3以內(nèi)調(diào)平后噴槍流量。

2.2最大脫硝效率試驗(yàn)

在尿素溶液壓力不變的情況下調(diào)整電動(dòng)調(diào)節(jié)閥考察最大脫硝效率。當(dāng)尿素溶液流量增大到1.1m3/h后，脫硝效率基本不會隨著尿素流量增大而有明顯提高，并且氨逃逸明顯升高，原始NOx排放濃度為234mg/m3，投入脫硝后NOx排放濃度最低達(dá)到60mg/m3，最大脫硝效率為74%左右。通過DCS監(jiān)測投入脫硝30min左右NOx濃度基本穩(wěn)定。

結(jié)束語

綜上所述，SNCR脫硝工藝應(yīng)用于圓形旋風(fēng)分離器CFB鍋爐和煤粉爐上具有較好脫硝效果的基礎(chǔ)上，通過實(shí)際工程應(yīng)用與現(xiàn)場測試證明，SNCR脫硝系統(tǒng)同樣適用于水冷方形分離器的CFB鍋爐，并且脫硝效率在60%以上，最大脫硝效率能達(dá)到74%左右，NOx排放濃度能夠控制在100mg/m3以內(nèi)。

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