SNCR+SCR聯(lián)合脫硝技術(shù)在循環(huán)流化床鍋爐超低排放改造中的運用

張 浩

（唐山中潤煤化工有限公司，河北 唐山 063018）

近年來，環(huán)境污染問題一直是人們所關(guān)注的熱點，在國家關(guān)于生態(tài)文明建設(shè)、生態(tài)城市建設(shè)理念的推行下，各行各業(yè)都開始注重生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)排放的節(jié)能減排研究，尤其一些化工產(chǎn)業(yè)、火電發(fā)電廠都積極進行設(shè)備的升級改造，并不斷進行新的節(jié)能減排技術(shù)實踐。而火力發(fā)電廠在進行電力能源生產(chǎn)作業(yè)是依靠將煤炭等燃料的燃燒熱能轉(zhuǎn)化為機械能，再將機械能轉(zhuǎn)化為電能，這一過程中煤炭等燃料的燃燒會產(chǎn)生大量的煙塵氣體，其中含有一些污染物質(zhì)，如果不經(jīng)過處理會對大氣環(huán)境帶來很大的污染，隨著國家節(jié)能減排理念的提出，發(fā)電企業(yè)針對如何進行超低排放進行了研究，并采取了多種技術(shù)方法用以進行設(shè)備的改造，以期能夠達到國家規(guī)定的超低排放標(biāo)準(zhǔn)，SNCR和SCR脫硝技術(shù)就是其中應(yīng)用較為廣泛的脫硝技術(shù)。

1 關(guān)于SNCR+SCR聯(lián)合脫硝技術(shù)

1.1 SNCR脫硝技術(shù)

按照當(dāng)前所采用的SNCR脫硝技術(shù)來講，其概念主要是指在不添加催化劑的作用情況下，在適合脫硝反應(yīng)的溫度窗口范圍內(nèi)加入還原劑，利用還原劑作用促使煙氣當(dāng)中的氮氧化物發(fā)生還原反應(yīng)，使其還原成為無污染無害的氮氣和水。當(dāng)前很多火力發(fā)電廠當(dāng)中采用的是以爐內(nèi)尿素作為還原劑來進行NOx的還原，但要注意的是，還原劑只會與煙氣中所含有的NOx發(fā)生反應(yīng)，通常不會與氧進行反應(yīng)，同時其技術(shù)中并不會使用催化劑，因此，通常將此種方法稱為選擇性非催化還原技術(shù)方法，其英文縮寫即為SNCR脫硝技術(shù)[1]。也正是由于這一技術(shù)不需要使用催化劑，所其必須要在高溫區(qū)加入還原劑，將還原劑噴入在溫度高達850℃到1100℃的區(qū)域，此時NH3會與煙氣中的NOx發(fā)生反應(yīng)并產(chǎn)生N2和H20，也就是氮氣和水。通常SNCR在980℃左右有著最佳的脫硝效果，為確保脫硝效果，其反應(yīng)的同時需要注意降低氨泄漏和水的生成，需要將氨氮摩爾比保持在1-15之間的范圍內(nèi)較為適宜。

1.2 SCR脫硝技術(shù)

關(guān)于SCR脫硝技術(shù)其原理可以解釋為在300℃-410℃的高溫條件下，在催化劑的作用下添加還原劑NH3將NO還原為無害的N2氣體，幾乎不會發(fā)生NH3的氧化反應(yīng)，極大的提高了N2的選擇性，降低了對NH3的消耗。

1.3 SNCR+SCR聯(lián)合脫硝技術(shù)

SNCR+SCR聯(lián)合脫硝技術(shù)主要是融合了SNCR脫硝技術(shù)的低成本優(yōu)勢和SCR脫硝技術(shù)的高效率作用，能夠利用SCNR反應(yīng)中逃逸的氨氣，實現(xiàn)降低排放的效果。目前所采用的SNCR+SCR聯(lián)合脫硝技術(shù)正在實際的應(yīng)用中，首先將還原劑從旋風(fēng)分離器出入口的水平煙道噴入，并使其在高溫區(qū)域?qū)崿F(xiàn)還原劑與煙氣中的氮氧化物發(fā)生還原反應(yīng)，這一過程為初步脫硝，而未反應(yīng)完全的還原劑在進入設(shè)置在上下級省煤器之間的SCR反應(yīng)器當(dāng)中，并在催化劑的作用下實現(xiàn)進一步的氮氧化物脫除反應(yīng)[2]。從這一點上說，雖然SNCR脫硝技術(shù)的脫除效率相對較低，但是可以通過延長還原劑在其系統(tǒng)中停留時間來實現(xiàn)煙氣的混合，促使脫硝效率的提升，幾乎可以達到超過60%的效果。SNCR+SCR脫硝技術(shù)的效率能夠達到87%，這也使得SNCR+SCR聯(lián)合脫硝技術(shù)成為循環(huán)流化床脫硝改造成為當(dāng)前具有較高脫硝水平的設(shè)備改造方案。

2 SNCR+SCR聯(lián)合脫硝技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀

由于循環(huán)流化床自身的NOx的排放濃度較低，很多電力企業(yè)脫硝都選擇使用SNCR技術(shù)，但是對于SNCR+SCR聯(lián)合脫硝技術(shù)的運用數(shù)量不實很多，但環(huán)保技術(shù)水平的日益提升和研究以及應(yīng)用，原有的SNCR脫硝技術(shù)已經(jīng)逐漸無法跟上煙氣排放處理量，其已經(jīng)不再能夠滿足NOx的超低排放標(biāo)準(zhǔn)，而單獨選用SCR脫硝技術(shù)也無法實現(xiàn)超低排放標(biāo)準(zhǔn)的達成，而且SCR脫硝技術(shù)成本較高，運行費用較大，同時由于其體積較大，占用爐后空間但使用SNCR+SCR脫硝技術(shù)則不同，其能夠發(fā)揮出SNCR和SCR的優(yōu)勢，同時也較為適合循環(huán)流化床機組的脫硝改造。

3 SNCR+SCR聯(lián)合脫硝技術(shù)在循環(huán)流化床鍋爐超低排放改造中的運用方案

3.1 循環(huán)流化床鍋爐超低排放改造中SNCR改造運用

以當(dāng)前某發(fā)電廠為例，其所使用的是循環(huán)流化床鍋爐，為使其排放達到超低排放標(biāo)準(zhǔn)，需要進行SNCR+SCR聯(lián)合脫硝技術(shù)改造，其所采用的還原劑為5%的尿素溶液。其尿素的存儲和溶液制備設(shè)備為2臺鍋爐設(shè)計，其每一臺鍋爐都配備了尿素溶液稀釋和噴射系統(tǒng)，這一系統(tǒng)主要采用的是SNCR原設(shè)備，僅將原有但已不適用的流量較低的尿素溶液供給泵設(shè)備和管路進行了更換處理，同時增設(shè)了多個噴槍，如此就能夠符合SNCR脫硝技術(shù)的效率標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定。

3.2 循環(huán)流化床鍋爐超低排放改造中SCR改造運用

在某發(fā)電廠的循環(huán)流化床鍋爐超低排放改造當(dāng)中，對于SCR脫硝技術(shù)設(shè)備的改造主要是針對其原有的一級、三級省煤器進行了升級更換，將其原有的二級省煤器進行了剔除。兩個已改造完畢的省煤器中進行SCR脫硝器的加裝，并將一級、三級省煤器為適應(yīng)空間上的調(diào)整和為確保對SCR脫硝設(shè)備的檢修空間改造成了H型的鰭狀片管，增設(shè)的鰭狀片管能夠有效的擴展受熱面積，使其增強了受熱面管的傳熱面積和傳熱效率，促使當(dāng)前煙道內(nèi)有效空間增強受熱面積的效果。另外這種特殊的結(jié)構(gòu)形式能夠優(yōu)化這一區(qū)域的煙氣流場，還能夠起到吹灰作用和防磨功能。

4 改造后效果總結(jié)

通過SNCR+SCR聯(lián)合脫硝技術(shù)在循環(huán)硫化床鍋爐的超低排放改造，使得鍋爐負(fù)荷明顯減輕，且排放測試效果表現(xiàn)出NOx的排放濃度僅為15mg/m3，除塵效果也高達88%，整體效果良好。

5 結(jié)束語

通過SNCR+SCR聯(lián)合脫硝技術(shù)在循環(huán)流化床鍋爐超低排放改造中的應(yīng)用，充分發(fā)揮出了SNCR脫硝技術(shù)與SCR脫硝技術(shù)的優(yōu)勢部分，既有效解決了循環(huán)流化床超低排放項目改造中空間的利用率問題，同時也降低了成本支出，而且脫硝系統(tǒng)阻力也降低且運行成本得到節(jié)省，重要的是其排放濃度得到了有效的降低。遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國家超低排放標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定數(shù)據(jù)。