SNCR脫硝裝置在應(yīng)用中需注意的問題

劉曉紅(河北金萬泰化肥有限責(zé)任公司 河北省新樂市050700)

隨著我國工業(yè)的持續(xù)發(fā)展和能源消費(fèi)總量的大幅攀升，我國氮氧化物排放量迅速增長，由氮氧化物等污染物引起的臭氧和細(xì)粒子污染問題日益突出，2011年全國人大審議通過了“十二五”規(guī)劃綱要，提出將氮氧化物首次列入約束性指標(biāo)體系，要求“十二五”期間工業(yè)氮氧化物排放減少10%。基于以上原因，2012年底，我公司在鍋爐改造過程中選用了SNCR脫硝技術(shù)，2013年8月完成全部施工工作并進(jìn)行了調(diào)試運(yùn)行，運(yùn)行結(jié)果基本滿足設(shè)計(jì)要求，達(dá)到了最初目的。但在調(diào)試過程中，SNCR系統(tǒng)也反映出一些在裝置設(shè)計(jì)時(shí)需要注意的問題。

一、SNCR脫硝技術(shù)簡介

SNCR脫硝技術(shù)是將NH3、尿素等還原劑噴入鍋爐爐內(nèi)與NOx進(jìn)行選擇性反應(yīng)，不用催化劑，因此必須在高溫區(qū)加入還原劑。還原劑噴入爐膛溫度為850-1100℃的區(qū)域，迅速熱分解成NH3，與煙氣中的NOx反應(yīng)生成N2和水，該技術(shù)以爐膛為反應(yīng)器。SNCR煙氣脫硝技術(shù)的脫硝效率一般為30%-45%，受鍋爐結(jié)構(gòu)尺寸影響很大。在850-1100℃范圍內(nèi)，NH3或尿素還原NOx的主要反應(yīng)為：

當(dāng)溫度過高時(shí)，超過反應(yīng)溫度時(shí)，由于氨的分解會(huì)使NOx還原率降低，另一方面，反應(yīng)溫度過低時(shí)，氨的逃逸增加，也會(huì)使NOx還原率降低，SNCR工藝的NOx脫硝效率主要取決于反應(yīng)溫度、NH3和NOx的化學(xué)計(jì)量比、混合程度、反應(yīng)時(shí)間等。SNCR系統(tǒng)煙氣脫硝過程是由下面四個(gè)過程完成的：接收和儲(chǔ)存還原劑；在鍋爐合適位置注入稀釋后的還原劑；還原劑的計(jì)量輸出、與水混合稀釋；還原劑與煙氣混合進(jìn)行脫硝反應(yīng)。

二、SNCR脫硝技術(shù)的特點(diǎn)

1.SNCR脫硝過程不使用催化劑，投資與運(yùn)行成本低，SO2/SO3轉(zhuǎn)化率小，故造成空預(yù)器堵塞的機(jī)會(huì)非常小。

2.SNCR所需設(shè)備占地面積小，且相對于SCR設(shè)備簡單，施工量減少，縮短了工程實(shí)施時(shí)間，對于改造機(jī)組而言，在場地限制較大的情況下更便于工程實(shí)施。我公司占地面積較小，場地受限，因此這也是我公司選擇SNCR脫硝的主要原因之一。

3.SNCR脫硝的整個(gè)過程沒有壓力損失，因此不需提高引風(fēng)機(jī)壓頭，特別是改造機(jī)組不需對引風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造，既節(jié)省了投資又縮短了建設(shè)工期。

4.SNCR工藝整個(gè)還原過程在鍋爐內(nèi)部進(jìn)行，不需要另外設(shè)立反應(yīng)器。還原劑通過安裝在鍋爐墻壁上的噴嘴噴入煙氣中。噴嘴布置在燃燒室和省煤器之間的過熱器區(qū)域，鍋爐的熱量為反應(yīng)提供了能量，使NOx在這里被還原。

三、需要注意的問題

1.噴槍位置的選擇

SNCR脫硝不使用催化劑，完全憑借高溫條件下NOx與氣氨或者其他NHx系還原劑發(fā)生反應(yīng)，最佳反應(yīng)溫度在900℃-1100℃。在最佳溫度區(qū)域設(shè)置噴槍，對提高脫硝效率、減少氨逃逸有著重要意義。不同鍋爐其對應(yīng)的最佳溫度區(qū)域是不相同的，而且即使相同鍋爐在不同負(fù)荷情況下其最佳溫度區(qū)域也是不相同的。因此，在選擇噴槍位置時(shí)必須對不同負(fù)荷下對應(yīng)的最佳溫度區(qū)域進(jìn)行模擬，按試驗(yàn)結(jié)果設(shè)置噴槍。最理想的狀態(tài)是在不同負(fù)荷下的最佳溫度區(qū)域都設(shè)置噴槍位置，在操作時(shí)根據(jù)負(fù)荷開停相應(yīng)的噴槍。但在工程實(shí)踐中，這樣設(shè)置可能使工程造價(jià)成倍提高，不具備可行性。這就要求在向設(shè)計(jì)單位提供鍋爐參數(shù)時(shí)，首先要綜合考慮鍋爐運(yùn)行狀況，提供鍋爐在長周期運(yùn)行情況下最可能的運(yùn)行負(fù)荷，并以此為依據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。其次，對鍋爐使用的燃料煤中各種元素含量要有大致了解，提供的煙氣中NOx含量盡量準(zhǔn)確，防止噴槍的過度配置，增加工程成本。

2.脫硝劑的種類及噴入量選擇

我公司采用的脫硝劑為含氨為8%左右的氨水和含氨5%左右的尿素解析液。采用這兩種脫硝劑分別進(jìn)行過脫硝試驗(yàn)的結(jié)果證明，它們都能滿足脫硝設(shè)計(jì)要求，在脫硝效果上并無不同。但在最初運(yùn)行過程中，在噴入尿素解析液時(shí)，出現(xiàn)過返料器結(jié)塊堵塞導(dǎo)致被迫停爐的事故。事后分析其原因，認(rèn)為是尿素解析液噴入量過大，造成液體氣化不及時(shí)導(dǎo)致粉塵結(jié)塊。因此，在后來的調(diào)試中，在噴頭流量設(shè)置上進(jìn)行了優(yōu)化，每個(gè)噴頭流量設(shè)置了上限，防止噴入還原劑過多，解決了結(jié)塊問題。

3.儀表設(shè)置的選擇

我公司對脫硝裝置煙氣系統(tǒng)的測量儀表進(jìn)行了簡化，只保留了脫硝后煙氣中氨逃逸測量表和NOx含量測量表，沒有設(shè)置脫硝前NOx測量表，鍋爐內(nèi)部工藝參數(shù)都引自鍋爐原有儀表。在運(yùn)行過程中，上述設(shè)置基本能夠滿足裝置運(yùn)行要求，但是缺少脫硝前NOx測量表給直觀反映脫硝前煙氣中NOx含量變化、主動(dòng)調(diào)節(jié)還原劑加入量、計(jì)算系統(tǒng)脫硝效率帶來了不便。建議在資金狀況允許的情況下設(shè)置脫硝前NOx含量測量表。

4.SNCR煙氣脫硝與配套脫硫方式的選擇

在煙氣中NOx含量較高的工況下，僅靠SNCR脫硝并不能滿足排放要求，因此使煙氣脫硫裝置承擔(dān)部分脫硝任務(wù)不可避免。煙氣脫硫目前采用較多的有干法和濕法，在濕法中又分為氨法、氧化鈣法和鎂法。我公司煙氣脫硫選用了氨法。主要原因有三：一是我公司自產(chǎn)合成氨，氨水來源豐富；二是脫硫、脫硝都采用氨法，氨水罐區(qū)可以統(tǒng)一布置；三是脫硫產(chǎn)物硫酸銨可以作為復(fù)合肥原料，銷路較好。通過煙氣脫硝、脫硫聯(lián)合運(yùn)行，煙氣中NOx含量可以保持在50mg/m3以下，達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。因此，建議在選擇煙氣脫硝、脫硫裝置時(shí)應(yīng)綜合考慮，盡量使其設(shè)備布置、控制系統(tǒng)、測量系統(tǒng)能滿足兩套裝置要求。

結(jié)束語

我公司的脫硝工藝主要以NH3為還原劑，通過一段時(shí)間的調(diào)試，現(xiàn)在整套系統(tǒng)基本運(yùn)行平穩(wěn)，煙氣脫硝效果也基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求，但整套系統(tǒng)還未達(dá)到最佳運(yùn)行狀態(tài)，工藝操作仍然需要繼續(xù)優(yōu)化，相關(guān)工藝操作和指標(biāo)控制仍然需要不斷摸索。

就目前的形式來看，治理霧霾天氣將成為我國未來一段時(shí)間的重要任務(wù)，而治理霧霾天氣首先要從減少工業(yè)排放入手，鍋爐煙氣的脫硫脫硝等環(huán)保裝置將逐漸成為國家要求的標(biāo)準(zhǔn)配置，煙氣SNCR脫硝裝置與脫硫裝置相結(jié)合進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)必將成為一種趨勢，其投資費(fèi)用低、運(yùn)行簡單等特點(diǎn)將成為越來越多廠家的選擇。