關(guān)于煙氣脫硝的SNCR工藝及其技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

金國文

（山西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院山西太原030021）

1 引言

近些年來，酸雨越來越多，臭氧層遭到的破壞也越來大，而這都是由于氮氧化物的污染而產(chǎn)生的。氮氧化物主要來源于火電機(jī)組，雖然現(xiàn)在很多發(fā)達(dá)國家制定了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)以限制氮氧化物的排放，但是氮氧化物的排放量仍逐年增長，尤其是我國的電力工業(yè)，其給大氣造成的污染越來越嚴(yán)重，因此必須開發(fā)相應(yīng)技術(shù)以限制其排放，由此而產(chǎn)生了煙氣膠硝技術(shù)，而其中的SNCR工藝當(dāng)屬性能最優(yōu)的技術(shù)，現(xiàn)其已廣泛使用于改造中小型電廠的鍋爐當(dāng)中，有效控制了NOx的排放，減少了對大氣的污染。

2 SNCR工藝的基本原理

通過研究我們發(fā)現(xiàn)，在沒有使用催化劑的前提下，若溫度能保持在900℃到1100℃之間，利用氨基還原劑如氨或是尿素，可有針對性地將煙氣中所含的NOx分解為N2和H2O，關(guān)鍵一點(diǎn)其大多數(shù)不會與氧氣發(fā)生反應(yīng)，由此而產(chǎn)生了SNCR法[1]。簡單來說，利用SNCR法其發(fā)生的反應(yīng)主要有以下一些：

當(dāng)還原劑為氨(NH3)時(shí)，其發(fā)生的反應(yīng)主要如下：4NH3+6NO=5N2+6H2O；若還原劑為尿素(NH4)2CO時(shí)，其發(fā)生的反應(yīng)主要如下：(NH4)2CO=2NH2+CO，NH2+NO=N2+H2O，CO+NO=N2+CO2。經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，若溫度在1100℃以上，那么NH3在經(jīng)過氧化之后就會轉(zhuǎn)變成NO，而這會加大NOx的排放濃度[2]。其造成的反應(yīng)如下：4NH3+5O2=4NO+6H2O。若溫度在900℃以內(nèi)，那么其就會發(fā)生不完全反應(yīng)，從而增加氨氣的逃逸率，給大氣造成污染。由此可見，只有溫度適宜才能最好地控制污染的排放，而這個(gè)適宜的溫度就叫做溫度窗口。利用SNCR法控制煙氣脫硝的難點(diǎn)就是對溫度窗口進(jìn)行選擇。

3 SNCR工藝系統(tǒng)

利用SNCR進(jìn)行脫硝的反應(yīng)器主要是鍋爐膛，因此可通過改造鍋爐而實(shí)現(xiàn)此方法的使用。SNCR工藝的示意圖可見圖1?，F(xiàn)代戰(zhàn)爭完整的SNCR系統(tǒng)其主要程序有儲存還原劑的儲藏、輸送及噴射，另外需要用到的裝置主要有儲藏罐、泵、管道、噴射器及相關(guān)控制系統(tǒng)，此外還需要有關(guān)系統(tǒng)對進(jìn)行在線監(jiān)測。

4 SNCR技術(shù)處理及其經(jīng)濟(jì)效益分析

4.1 SNCR技術(shù)處理

SNCR工藝就是指在鍋爐膛中溫度保持在900℃到1100℃的范圍當(dāng)中加入氨基還原劑，在高溫的作用下，還原劑會被分解成，其會與煙氣當(dāng)中所含有的發(fā)生反應(yīng)從而將分解成和。SNCR技術(shù)主要是將爐膛作為反應(yīng)器，通過改造鍋爐可實(shí)現(xiàn)此技術(shù)的利用。若是電站的鍋爐，那么其脫除成本主要與以下因素有關(guān)：第一是煙氣當(dāng)中含有的量的大小；第二是的脫除率要求；第三是鍋爐的尺寸大小；第四是容量因子；第五是熱效率；第六是鍋爐進(jìn)行改造的困難度；第七是相關(guān)設(shè)備的使用期限。因此要注意以上因素的選擇。

4.2 SNCR經(jīng)濟(jì)效益分析

相比于其他煙氣脫硝技術(shù)，其進(jìn)行建設(shè)所需要時(shí)間少，投入成本較低，而且其脫硝效率適中，可廣泛用于改造中小型鍋爐當(dāng)中。若為電站鍋爐，根據(jù)的不同排放濃度，其所需要的成本大概在每千瓦5到15美元之間，若還需要對電廠當(dāng)中的其他輔助機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行改造，那么其投資成本也不會超過每千瓦20美元。若鍋爐的型式相同，那么其投資成本與鍋爐的尺寸成反比，鍋爐尺寸越大，其平均成本越低。根據(jù)不同的情況，脫險(xiǎn)氣體的成本大概維持在每噸400美元到2000美元之間。利用均化成本進(jìn)行計(jì)算，使用SNCR技術(shù)進(jìn)行煙氣脫硝的成本大概維持在每千瓦時(shí)0.5美厘到3.5美厘之間。現(xiàn)國外利用SNCR技術(shù)進(jìn)行煙氣脫硝的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)可見表1。另外，為盡量使鍋爐正常運(yùn)行的影響力得以減少，安裝SNCR系統(tǒng)的準(zhǔn)備工作應(yīng)在6到8周內(nèi)完成，爾后停爐，利用3天時(shí)間徹底完成SNCR系統(tǒng)的安裝。

5 SNCR技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

SNCR技術(shù)首次進(jìn)行商業(yè)應(yīng)用是在1974年的日本。發(fā)展至今，現(xiàn)全世界已擁有近300套SNCR裝置，其廣泛應(yīng)用于電站中的鍋爐、工業(yè)中的鍋爐、市政垃圾的焚燒爐以及其他燃燒裝置當(dāng)中。

1998年，SNCR技術(shù)首次在美國投入商業(yè)應(yīng)用當(dāng)中，其主要是將此技術(shù)應(yīng)用于南加州的一家石油精煉廠的鍋爐當(dāng)中。發(fā)展至今，SNCR技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各種燃用鍋爐當(dāng)中，其中電站鍋爐有30個(gè)，總?cè)萘窟_(dá)7100MW，而其中容量在600MW以上的機(jī)組有5個(gè)，容量最大的達(dá)640MW。

德國主要是在市政垃圾的焚燒爐內(nèi)使用SNCR技術(shù)，當(dāng)然也有用于燃燒重油的鍋爐當(dāng)中，現(xiàn)其將SNCR技術(shù)用于于燃燒重油的鍋爐當(dāng)中的超過20個(gè)。

在瑞典的Linkoping P1地區(qū)，其將SNCR技術(shù)應(yīng)用于燃煤鍋爐當(dāng)中，使得的排放量下降了近65%。

1992年，為適應(yīng)新的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，捷克將SNCR技術(shù)應(yīng)用于燃煤鍋爐當(dāng)中，其安裝SNCR系統(tǒng)的燃煤鍋爐有5個(gè)。

1999年9月，韓國電力公司將SNCR系統(tǒng)安裝于其進(jìn)行沖燃的燃煤鍋爐之中，在煙氣含有400×10-6的量時(shí)，其的還原率增加了40%，并且將氨氣的逃逸率控制在了15×10-6左右。

在我國臺灣，中鋼公司的動力工廠將SNCR技術(shù)應(yīng)用于燃煤鍋爐當(dāng)中，在煙氣含有300×10-6的量時(shí)，其的還原率增加到43%，而其氨氣的逃逸率控制在了10×10-6以內(nèi)。

6 結(jié)語

SNCR技術(shù)的建設(shè)周期較短、成本較低，而且其脫硝效率適中，使得SNCR技術(shù)廣泛應(yīng)用于各大火電廠的煙氣脫硝當(dāng)中，尤其是針對于資金相對缺乏的發(fā)展中國家和改造中小型鍋爐的過程而言，其都非常適用。雖然利用此技術(shù)脫除的效率相對較低，而且也可能造成較高的氨氣逃逸率，但是其在改造中小型機(jī)組及老機(jī)組方面仍具有非常好的經(jīng)濟(jì)效能，因此對于SNCR技術(shù)的研究仍在繼續(xù)，其今后的研究目標(biāo)主要是提高其脫硝效率及其安全性，另外還需要將其與其他技術(shù)聯(lián)合使用以發(fā)揮更大的作用。

[1]王永波.SNCR煙氣脫硝技術(shù)應(yīng)用探討[J].中國電力教育.2010(S2).

[2]梁秀進(jìn),仲兆平,金保升,王雙群.氣態(tài)氨作還原劑的SNCR脫硝工藝的試驗(yàn)研究與模擬[J].熱能動力工程.2009(06).