CFB鍋爐SNCR脫硝項目中直噴法工藝的優點

鄭靈枝

摘要：根據國家強制性標準，為了既滿足國家標準，又兼顧經濟成本這兩個目標，各種脫硝技術迅猛發展。循環流化床鍋爐選擇性非催化還原（SNCR）采用氨水作為還原劑的工藝有傳統工藝及直噴法工藝等，本文通過傳統工藝和直噴法工藝在工藝流程、主要設備、效率及定性經濟成本等幾個方面利弊的對比分析，從而得出結論，認為在循環流化床鍋爐選擇性非催化還原（SNCR）采用氨水作為還原劑的脫硝項目中直噴法工藝較傳統工藝更適用。

關鍵詞：傳統工藝 直噴法工藝 主要設備 效率 經濟成本

中圖分類號：X701.7文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）02（b）-0000-00

降低NOx排放主要有2種措施：一是使用低氮燃燒器（LNB）來控制燃燒過程中NOx的產生；二是對生成的NOx采取的煙氣脫硝技術，主要方法有選擇性非催化還原（SNCR）和選擇性催化還原（SCR）。為了應對日益嚴格的國家排放標準，循環流化床鍋爐（CFB）主要采取SNCR和SCR工藝。

本文對傳統SNCR工藝和一種特殊SNCR工藝進行對比分析，選取氨水作為還原劑。

1 脫硝工藝

1.1 脫硝工藝反應機理

4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O；6NO2+8NH3→7N2+12H2O；NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O

1.2 傳統SNCR工藝

傳統工藝中通常將氨水制備成氨氣作為還原劑。在脫硝工藝流程中，還原劑氨水由槽車運輸到現場，用卸氨泵卸載到儲存罐，通過蒸發器蒸發得到純凈的氨氣，經過氨/空氣稀釋系統，再通過噴氨系統噴入到煙氣中，煙氣中的NOx與NH3發生反應，生成產物N2和H2O。

1.3 直噴法SNCR工藝

直噴法是將氨水直接作為還原劑。直噴法SNCR工藝流程中，還原劑氨水由槽車運到現場，用卸氨泵卸載到儲存罐中，通過計量泵輸送入噴射系統，經噴射系統噴入煙氣中發生反應，生成產物N2和H2O。

2 兩種工藝的對比分析

1.4 工藝對比分析的工程背景

工藝對比分析的工程背景為揚州某有限公司2×75t/h循環硫化床鍋爐脫硝改造工程。煙氣脫硝裝置采用SNCR工藝，保證出口濃度達到GB13223-2011標準要求。

本工程鍋爐型號為：HG-75/5.3-L.YM100；鍋爐額定蒸發量為75t/h；鍋爐最大連續蒸發量為100t/h。鍋爐允許有短時的超負荷10%的能力。

1.5 兩種工藝的主要設備的對比分析

1.5.1 主要設備功能介紹

基于工程背景，兩種工藝需配置如下主要工藝設備：

卸氨泵：卸氨泵的作用是把氨水從運輸的槽車中轉移到氨水儲罐中，一運一備；氨水儲罐：氨水儲罐用來儲存氨水槽車運來的氨水，一用一備，也可根據業主要求在符合相關標準的基礎上進行適當的調整；氨水輸送泵：將氨水儲罐里的氨水輸送到下一級系統，一運一備；氨蒸發槽：將輸送過來的氨水加熱蒸發成氨氣和水蒸氣，輸送到氨氣/空氣混合器；風機：向氨蒸發槽鼓入熱煙氣，經過混合氨水蒸發成氨氣和水蒸氣；氨氣/空氣混合器：蒸發完的稀釋氣體經過氨氣/空氣混合器進一步混合成一定濃度的均勻稀釋氣體；噴氨系統：將送來的還原劑經過計量分配，噴入煙氣中發生反應。

1.5.2 傳統工藝和直噴法工藝的主要設備對比

傳統工藝與直噴法工藝主要設備對比表（表1）

工藝名稱

傳統工藝

直噴法工藝

序號

設備名稱

1

卸氨泵

√

√

2

氨水儲罐

√

√

3

氨水輸送泵

√

√

4

氨蒸發槽

√

5

風機

√

6

氨氣/空氣混合器

√

7

噴氨系統

√

√

注：表中√表示工藝中有這項設備。

1.6 兩種工藝的效率分析

傳統工藝從鍋爐煙氣中抽出部分熱煙氣，通過風機鼓入氨蒸發槽，蒸發氨水成氨氣和水蒸氣的混合物，然后通過噴氨格柵送入鍋爐煙氣中發生反應；直噴法工藝將氨水直接通過噴槍噴入鍋爐煙氣中氣化蒸發，發生反應脫除NOx。兩種工藝都是將0.1m3/h的氨水通過100000Nm3/h的煙氣加熱蒸發，通過煙氣加熱的氨水量無變化，區別在于加熱階段不同。

故分析兩種工藝對鍋爐效率的影響相同。

1.7 兩種工藝的定性經濟成本分析

工程成本分析主要分為兩類：初期投資成本和運行成本。初期投資成本為建設期固定資產投資成本和試運行成本；運行成本為運營期工程運行成本。

（1） 初期投資成本

建設期固定資產投資成本對比：可從表1中看出傳統工藝在這一項中比直噴法工藝投資成本高。

試運行成本：可作為一規費，具體可參照各企業的企業規定。傳統工藝比直噴法工藝復雜，試運行成本相對略高。

（2） 運行成本分析

運行成本主要為設備損耗和能源消耗。由于傳統工藝主要設備比直噴法工藝主要設備多，設備損耗相對較多，運行中維護費用相對增高。

SNCR項目中能源消耗主要為氨水、水、電能等。氨水耗量：經過計算，兩種工藝中氨水消耗量為0.1m3/h；水耗量：傳統工藝中用水源為風機冷卻水、事故水、沖洗水等；直噴法工藝中用水源為事故水、沖洗水。故傳統工藝中用水量比直噴法工藝用水量大約0.5m3/h；電能耗量：傳統工藝比直噴法工藝多了風機這一動設備，電能消耗相應較大。

3 結語

經過上述兩種工藝的對比分析，直噴法工藝相對于傳統工藝來說，有以下優點：

（1）有效減少供貨范圍： 蒸發槽，熱煙氣風機，氨氣/空氣混合器，熱煙氣管道，AIG管道等。

（2）初期投資成本明顯減少。

（3）由于減少熱煙氣風機而減少SCR系統的電消耗量，水消耗量同時減少，故總體運行成本降低。

（4）噴氨格柵容易積灰堵塞，運行維修成本相對較大；噴槍設計易于抽出檢修，運行檢修成本減少。

面對目前日益嚴峻的環境問題，各種脫硝技術迅猛發展，我國循環流化床鍋爐SNCR脫硝改造過程中，在既希望脫硝效率滿足要求，又兼顧經濟成本的情況下，直噴法工藝更能滿足企業的需求。

參考文獻：

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