燃煤鍋爐SNCR脫硝技術(shù)及對(duì)策研究

席鵬悅

摘要：隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保的嚴(yán)格要求，標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，現(xiàn)有火力發(fā)電鍋爐及燃?xì)廨啓C(jī)組大多以選擇性非催化還原（ SNCR）脫硝裝置來(lái)滿足NOx的排放要求。為充分了解現(xiàn)階段燃煤鍋爐SNCR脫硝技術(shù)應(yīng)用情況，本論文對(duì)SNCR脫硝技術(shù)進(jìn)行了研究并提出改進(jìn)對(duì)策建議，滿足環(huán)保新要求，實(shí)現(xiàn)氮氧化物超低排放。

關(guān)鍵詞：脫硝技術(shù);現(xiàn)狀;對(duì)策建議;超低排放

山西是煤資源大省，因燃煤產(chǎn)生的S02、NOx等污染物是造成空氣環(huán)境中酸雨和光化學(xué)煙霧的主要原因，同時(shí)也給自然環(huán)境和人類(lèi)健康造成嚴(yán)重危害。本論文主要研究SNCR技術(shù)NOx污染物脫硝情況。GB13223-2011《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定了現(xiàn)有火力發(fā)電鍋爐及燃?xì)廨啓C(jī)組NOx排放濃度限值為lOOmg/m3的[1]。2015年12月，環(huán)保部發(fā)布了“全面實(shí)施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案”均要求和鼓勵(lì)實(shí)現(xiàn)超低排放（即在基準(zhǔn)氧含量6%條件下，氮氧化物排放濃度小于50mg/m3，）改造[2]。因此，火電廠燃煤煙氣脫硝改造工作勢(shì)在必行。

1SNCR脫硝技術(shù)及工藝組成

1.1 SNCR脫硝技術(shù)原理

SNCR是將還原劑（氨水或尿素溶液）噴入爐膛中特定的高溫區(qū)域（ 850～1100℃），利用還原劑氨與煙氣混合，將煙氣中的NOx還原為無(wú)害的N2和H2O的一種脫硝技術(shù)[3]。

氨（NH3）作為還原劑反應(yīng)過(guò)程化學(xué)反應(yīng)式：

4N0+4NH3+02—4N2+6H20（主要反應(yīng)）

2N02+4NH3+02—3N2+6H20

6N0+4NH3→5N2+6H20

6N02+8NH3+02→7N2+12H20

尿素（CO （NH2）2）作為還原劑反應(yīng)過(guò)程化學(xué)反應(yīng)式：

4N0+2CO （NH2） 2+02→4N2+2C02+4H20

CO （NH2） 2+H02→2NH3+C02

2N02+4NH3+02→3N2+6H20

1.2 SNCR脫硝工藝及組成

還原劑氨水由專(zhuān)用槽車(chē)運(yùn)輸進(jìn)廠通過(guò)密封鶴管卸至氨水儲(chǔ)罐內(nèi)備用;還原劑尿素由汽車(chē)運(yùn)輸，人工拆袋投入卸料斗，進(jìn)入注水溶解系統(tǒng)進(jìn)行溶解，配成一定濃度的尿素溶液儲(chǔ)存?zhèn)溆?。SNCR脫硝系統(tǒng)組成：儲(chǔ)存及制備系統(tǒng)（氨水或尿素溶液貯槽、輸送泵、管道等）;在線稀釋系統(tǒng)（泵、管道、混合器）;還原劑噴射系統(tǒng)（分配、霧化、計(jì)量）和控制儀表等主要裝置所構(gòu)成。

2 SNCR脫硝技術(shù)反應(yīng)特征參數(shù)

SNCR脫硝過(guò)程中煙氣反應(yīng)溫度、氨氮比、混合程度及停留時(shí)間是影響脫硝效率的主要反應(yīng)特征參數(shù)。

2.2.1煙氣反應(yīng)溫度：最佳反應(yīng)窗口溫度為850～1100℃。當(dāng)煙氣溫度高于1100℃，NH3會(huì)被氧化為NO，可能會(huì)造成“氨逃逸”的增加并產(chǎn)生新的污染。

2.2.2混合程度及停留時(shí)間：煙氣均勻混合，反應(yīng)停留時(shí)間長(zhǎng)達(dá)1S，可取得較好效果。噴嘴可控制還原劑液滴的粒徑與分布、大液滴揮發(fā)、蒸發(fā)時(shí)間長(zhǎng)且能滲透到更遠(yuǎn)的煙氣，提高效率;反之煙氣混合不均勻、停留接觸時(shí)間短，脫除效率低下。

2.2.3氨氮比：最佳的氨氮摩爾比控制范圍是NSR=1-2。當(dāng)氨氮比從1.O提高到2.O的過(guò)程中，造成二次污染。

3 SNCR脫硝技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

SNCR脫硝裝置以鍋爐爐膛或旋風(fēng)分離器煙氣入口為主要反應(yīng)器，投資費(fèi)用較低。以大多數(shù)現(xiàn)有火力發(fā)電鍋爐及燃?xì)廨啓C(jī)組煙氣脫硝選擇性非催化還原脫硝（SNCR）為例，在實(shí)際工作應(yīng)用中存在以下問(wèn)題：①考慮到NH3損耗、泄漏等問(wèn)題，設(shè)計(jì)效率為30-50%;②煙氣反應(yīng)過(guò)程溫度低于850℃造成氨與NOx反應(yīng)不完全;③噴頭布置方式及還原劑液滴動(dòng)量大小導(dǎo)致煙氣混合不均勻;④工藝中氨的利用率不高，氨液的過(guò)量消耗會(huì)帶來(lái)“氨穿透”，造成氨逃逸率高，一方面引起“二次污染”，另一方面當(dāng)燃燒含硫量較高的燃料時(shí)，過(guò)量氨溢出會(huì)與硫反應(yīng)生成（NH4）2S02，導(dǎo)致SNCR應(yīng)用脫硝效率低下。由于SNCR脫硝技術(shù)的局限性無(wú)法滿足環(huán)保新要求，必須與其他技術(shù)相結(jié)合才能實(shí)現(xiàn)超低排放50mg/m3以下，經(jīng)綜合分析，SNCR技術(shù)缺點(diǎn)大于優(yōu)點(diǎn)，需對(duì)現(xiàn)有SNCR脫硝裝置進(jìn)行技術(shù)改造。

4對(duì)策與建議

針對(duì)SNCR-SCR工藝可在原有SNCR裝置的基礎(chǔ)上對(duì)后端鍋爐省煤器與空氣預(yù)熱器之間的煙道進(jìn)行SCR脫硝裝置改造，實(shí)現(xiàn)SNCRSCR聯(lián)合工藝。在進(jìn)行后端SCR脫硝時(shí)，循環(huán)泵將還原劑溶液從儲(chǔ)罐中抽出，氨水經(jīng)蒸發(fā)器形成氨霧由噴氨格柵噴入;尿素溶液需經(jīng)布置在鍋爐噴射點(diǎn)附近的絕熱分解室熱解成氨，由SCR噴槍霧化后，以霧狀噴入垂直段的水平煙道中，前端煙氣中未脫除的NOx與逸出的氨在與后端SCR系統(tǒng)進(jìn)行催化還原反應(yīng)，生成氮?dú)夂退瑥亩_(dá)到脫硝目的。

選擇性非催化還原（SNCR）系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、成本低且脫硝效率較低，需配合其他脫硝技術(shù)共同使用方可實(shí)現(xiàn)超低排放。本論文將SNCR、SCR脫硝技術(shù)有效聯(lián)合，不僅發(fā)揮了SNCR、SCR各自的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，而且工藝成本也在兩者之間，大大降低了單獨(dú)使用SCR脫硝成本，適合舊機(jī)組改造及分階段項(xiàng)目?，F(xiàn)有火力發(fā)電廠SNCR-SCR聯(lián)合工藝技術(shù)改造不光提高了脫硝效率實(shí)現(xiàn)超低排放而且還降低了企業(yè)運(yùn)行成本。SNCR-SCR聯(lián)合脫硝裝置在成本、技術(shù)、效率上有積極的意義，同時(shí)也是將來(lái)脫硝技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向。

參考文獻(xiàn)

[1]中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)部.火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)：GB13223 - 2011[S].

[2]中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)部。全面實(shí)施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案[R].2015 4 11

[3]趙凱1，康利生2，管輝堯1，李詩(shī)媛3，4循環(huán)流化床鍋爐SNCR脫硝技術(shù)研究現(xiàn)狀[J]《節(jié)能技術(shù)>第35卷，總第206期2017年11月.