燃煤鍋爐SNCR脫硝技術及對策研究

席鵬悅

摘要：隨著國家對環保的嚴格要求，標準的不斷提高，現有火力發電鍋爐及燃氣輪機組大多以選擇性非催化還原（ SNCR）脫硝裝置來滿足NOx的排放要求。為充分了解現階段燃煤鍋爐SNCR脫硝技術應用情況，本論文對SNCR脫硝技術進行了研究并提出改進對策建議，滿足環保新要求，實現氮氧化物超低排放。

關鍵詞：脫硝技術;現狀;對策建議;超低排放

山西是煤資源大省，因燃煤產生的S02、NOx等污染物是造成空氣環境中酸雨和光化學煙霧的主要原因，同時也給自然環境和人類健康造成嚴重危害。本論文主要研究SNCR技術NOx污染物脫硝情況。GB13223-2011《火電廠大氣污染物排放標準》規定了現有火力發電鍋爐及燃氣輪機組NOx排放濃度限值為lOOmg/m3的[1]。2015年12月，環保部發布了“全面實施燃煤電廠超低排放和節能改造工作方案”均要求和鼓勵實現超低排放（即在基準氧含量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在必行。

1SNCR脫硝技術及工藝組成

1.1 SNCR脫硝技術原理

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

氨（NH3）作為還原劑反應過程化學反應式：

4N0+4NH3+02—4N2+6H20（主要反應）

2N02+4NH3+02—3N2+6H20

6N0+4NH3→5N2+6H20

6N02+8NH3+02→7N2+12H20

尿素（CO （NH2）2）作為還原劑反應過程化學反應式：

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

還原劑氨水由專用槽車運輸進廠通過密封鶴管卸至氨水儲罐內備用;還原劑尿素由汽車運輸，人工拆袋投入卸料斗，進入注水溶解系統進行溶解，配成一定濃度的尿素溶液儲存備用。SNCR脫硝系統組成：儲存及制備系統（氨水或尿素溶液貯槽、輸送泵、管道等）;在線稀釋系統（泵、管道、混合器）;還原劑噴射系統（分配、霧化、計量）和控制儀表等主要裝置所構成。

2 SNCR脫硝技術反應特征參數

SNCR脫硝過程中煙氣反應溫度、氨氮比、混合程度及停留時間是影響脫硝效率的主要反應特征參數。

2.2.1煙氣反應溫度：最佳反應窗口溫度為850～1100℃。當煙氣溫度高于1100℃，NH3會被氧化為NO，可能會造成“氨逃逸”的增加并產生新的污染。

2.2.2混合程度及停留時間：煙氣均勻混合，反應停留時間長達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、蒸發時間長且能滲透到更遠的煙氣，提高效率;反之煙氣混合不均勻、停留接觸時間短，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。當氨氮比從1.O提高到2.O的過程中，造成二次污染。

3 SNCR脫硝技術應用現狀

SNCR脫硝裝置以鍋爐爐膛或旋風分離器煙氣入口為主要反應器，投資費用較低。以大多數現有火力發電鍋爐及燃氣輪機組煙氣脫硝選擇性非催化還原脫硝（SNCR）為例，在實際工作應用中存在以下問題：①考慮到NH3損耗、泄漏等問題，設計效率為30-50%;②煙氣反應過程溫度低于850℃造成氨與NOx反應不完全;③噴頭布置方式及還原劑液滴動量大小導致煙氣混合不均勻;④工藝中氨的利用率不高，氨液的過量消耗會帶來“氨穿透”，造成氨逃逸率高，一方面引起“二次污染”，另一方面當燃燒含硫量較高的燃料時，過量氨溢出會與硫反應生成（NH4）2S02，導致SNCR應用脫硝效率低下。由于SNCR脫硝技術的局限性無法滿足環保新要求，必須與其他技術相結合才能實現超低排放50mg/m3以下，經綜合分析，SNCR技術缺點大于優點，需對現有SNCR脫硝裝置進行技術改造。

4對策與建議

針對SNCR-SCR工藝可在原有SNCR裝置的基礎上對后端鍋爐省煤器與空氣預熱器之間的煙道進行SCR脫硝裝置改造，實現SNCRSCR聯合工藝。在進行后端SCR脫硝時，循環泵將還原劑溶液從儲罐中抽出，氨水經蒸發器形成氨霧由噴氨格柵噴入;尿素溶液需經布置在鍋爐噴射點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系統進行催化還原反應，生成氮氣和水，從而達到脫硝目的。

選擇性非催化還原（SNCR）系統運行穩定、成本低且脫硝效率較低，需配合其他脫硝技術共同使用方可實現超低排放。本論文將SNCR、SCR脫硝技術有效聯合，不僅發揮了SNCR、SCR各自的技術優勢，而且工藝成本也在兩者之間，大大降低了單獨使用SCR脫硝成本，適合舊機組改造及分階段項目?，F有火力發電廠SNCR-SCR聯合工藝技術改造不光提高了脫硝效率實現超低排放而且還降低了企業運行成本。SNCR-SCR聯合脫硝裝置在成本、技術、效率上有積極的意義，同時也是將來脫硝技術發展的一個重要方向。

參考文獻

[1]中華人民共和國環境保護部.火電廠大氣污染物排放標準：GB13223 - 2011[S].

[2]中華人民共和國環境保護部。全面實施燃煤電廠超低排放和節能改造工作方案[R].2015 4 11

[3]趙凱1，康利生2，管輝堯1，李詩媛3，4循環流化床鍋爐SNCR脫硝技術研究現狀[J]《節能技術>第35卷，總第206期2017年11月.