SNCR脫硝技術在循環流化床鍋爐的應用

趙全中 李昂 祁利明 趙宇

（內蒙古電力科學研究院 內蒙古呼和浩特 010020）

燃燒生成的氮氧化物（NOx）是嚴重的大氣污染物，隨著國家對環保要求的提高，燃煤機組需要采取進一步的措施來降低NOx的排放[1]，選擇性非催化還原（SNCR，selectivenon-catalyticreduction）脫硝技術工藝是目前NOx治理中具有發展前景的技術之一[2]。該技術是通過向爐膛內噴射還原劑（如氨氣、氨水、尿素）脫除煙氣中的NOx，以達到GB13223-2011《火電廠大氣污染物排放標準》中氮氧化物排放限值。

1 SNCR脫硝技術反應原理

SNCR脫硝技術是將氨基還原劑（如氨氣、氨水、尿素）溶解稀釋到10%以下，利用機械式噴槍將還原劑溶液霧化成液滴噴入爐膛，熱解生成氣態NH3，在950~1050℃溫度區域（通常為鍋爐對流換熱區）和沒有催化劑的條件下，NH3與NOx進行選擇性非催化還原反應，將NOx還原成N2與H2O溶液。

以尿素為還原劑時，主要反應式為：

2 SNCR脫硝系統主要組成部分

SNCR脫硝系統的主要組成部分有尿素溶液制備、儲存及輸送系統、稀釋水壓力控制系統、尿素溶液計量系統、尿素溶液分配系統、尿素溶液噴射系統、電氣系統、控制系統、出入口分析儀表監測設備、環保監控設備。

尿素溶液制備系統主要利用電動葫蘆將干尿素吊入尿素溶解箱，為防止尿素溶液結晶，配置成40%或50%濃度。溶解后的尿素溶液經過輸送泵送至溶液儲存罐，經過高流量和循環裝置將尿素送至計量和分配裝置。高流量和循環裝置(HFD)用以將尿素溶液儲存罐內的尿素溶液以一定的壓力輸送至計量和分配裝置，此外與尿素溶液儲存罐組成自循環回路。

稀釋水壓力控制模塊是利用高流量、高壓輸送控制把經過過濾的稀釋水輸送到計量及分配裝置，將尿素溶液稀釋至10%左右濃度再噴入鍋爐內。該裝置的主要功能是控制供給噴槍稀釋水的壓力和流量。尿素溶液計量系統用于準確計量和獨立控制還原劑濃度，并根據煙氣中NOx的濃度、鍋爐負荷、燃料量的變化自動分配調節鍋爐各個注入區域尿素溶液的流量，也可調節單個墻式噴槍的尿素溶液流量。

尿素溶液計量系統通過尿素側和稀釋水側的流量控制閥和到每個子系統的流量控制閥、壓力調節閥自動調節進入每個鍋爐注入區域和每個噴槍的尿素溶液濃度和流量，以響應煙氣中NOx的濃度、鍋爐負荷、燃料量的變化。

尿素溶液分配系統用于分配每個注入區域中各個墻式噴槍的流量。1臺鍋爐可包括若干個尿素溶液分配系統。尿素溶液分配系統到各個墻式噴槍的尿素溶液管道上設置手動調節閥，在脫硝系統調試時調整各個噴槍的尿素溶液流量。

尿素溶液噴射系統用于將還原劑經霧化后以一定的角度、速度和液滴粒徑噴入爐膛，參與脫硝化學反應。

3 SNCR脫硝技術常見問題

3.1 合適的反應溫度窗口狹窄，為適應鍋爐負荷的波動，通常在爐膛出口屏式過熱器下方設置多層噴槍。

3.2 噴氨量的選擇要適當，少則無法達到預期的脫除NOx的效果，但氨量過大，將在尾部受熱產生硫酸銨，從而堵塞并腐蝕空氣預熱器，因此要求尾部煙氣中允許的氨的泄漏量應小于5ppm，在這一條件限制下，SNCR脫硝法的NOx降低率為30～70%。

3.3 氨分布不均問題，由于鍋爐空間所限,存在氨分布不均勻問題。每支噴射器均有一手動尿素溶液流量控制閥,每層噴射器有1個可遠控的尿素溶液流量調節總閥。在SNCR裝置調試階段,各尿素溶液噴射器的流量閥門開度均被設定好,在投運期間不再變動,而只調節各層的尿素溶液總流量。當實際運行工況與調試工況存在差異時,這種相對固定的尿素溶液噴射器控制方式可能會造成SNCR裝置區域內的尿素溶液與NOx反應程度不一致,并導致裝置下游煙氣中的氨逃逸濃度分布不均勻[3]。

3.4 噴射器噴嘴結垢堵塞問題

SNCR技術一般采用液體霧滴噴射的方式，。若尿素的溶解水和稀釋水（一般為工業水）的硬度過高，在加熱過程中水中的鈣、鎂離子析出會造成脫硝系統的管路結垢、堵塞。因此，必須在尿素中添加阻垢劑或采用除鹽水作為脫硝工藝水[4]。

4 結語

SNCR脫硝技術也是十分成熟的脫硝技術，相對SCR而言，脫硝效率偏低。但是，由于它的低投資和低運行成本，特別適合小容量鍋爐的使用。

[1]胡浩毅.以尿素為還原劑的SNCR脫硝技術在電廠的應用[J].電力技術,2009,73(3):22-24.

[2]趙全中,田雁冰.火電廠煙氣脫硝技術介紹[J].內蒙古電力技術，2008，26(4)：89-91.

[3]劉麗梅,韓斌橋,韓正華.燃煤鍋爐SNCR脫硝系統常見問題及對策[J].熱力發電,2010,39(6):65-70.

[4]朱江濤,王曉暉,田正斌,等.SNCR脫硝技術在大型煤粉爐中應用探討[J].能源研究與信息,2006,(1).