選擇性非催化還原（SNCR）煙氣脫硝技術在CFB鍋爐上的應用

賈默愚

【摘 要】本文主要介紹某電廠1#、2#CFB鍋爐選擇性非催化還原（SNCR）脫硝技術的工藝原理，結合CFB鍋爐脫硝單元的標定以及日常運行，梳理了運行中出現的問題，總結了煙氣脫硝運行注意事項。

【關鍵詞】選擇性非催化還原技術;循環流化床鍋爐;Nox

正文：

氮氧化物（NOx）是燃煤電廠排放的主要污染物之一。在目前各種 NOx 脫除工藝中，選擇性非催化還原（SNCR）脫硝工藝具有成本低、設施簡單的優點。由于大多數鍋爐處于SNCR 脫硝工藝溫度窗口內的空間很小，還原劑與煙氣不能均勻地混合，使得其脫硝效率較低[1]。某電廠2×220t/h的循環流化床（CFB）鍋爐燃料適應性廣，除了燃料煤以外，還能摻燒石油焦、油泥、樹脂等。在山東某市實施的火電廠大氣污染物排放標準中燃煤鍋爐NOx 排放要求是50 mg/Nm?，而循環流化床鍋爐是一種具有低氮燃燒效果的鍋爐，在其分離器區域采用SNCR脫硝技術可實現60%左右的脫硝效率，從而實現降氮脫硝的目的。

1 選擇性非催化還原（SNCR）脫硝工藝原理

選擇性非催化還原法（SNCR）技術是一種不用催化劑，在 800℃～1250℃范圍內還原NOx的方法，還原劑常用氨或尿素。該方法是把含有 NHx 基的還原劑噴入爐膛溫度為 800℃～1250℃的區域后，迅速熱分解成 NH3和其他副產物，隨后NH3與煙氣中的 NOx進行反應而生成N2。在某電廠CFB鍋爐采用氨水為還原劑，其還原過程為：

4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O

SNCR工藝流程示意圖如下：

2 SNCR脫硝系統運行情況

該SNCR脫硝單元自2015年12月投用，投用后脫硝效果明顯，NOx排放小時合格率99%以上。為了驗證脫硝單元的效率，車間組織相關專業人員，于2016年至4月1日對該單元進行效率標定，數據以及分析如下：

2.1標定說明與結論

從數據表1中可以看出，兩臺鍋爐在干基、3%氧條件下脫硝都能降至100 mg/Nm?，達到設計要求。

2.2脫硝效率計算

脫硝效率=（脫硝前NOx-脫硝后NOx）÷脫硝前NOx×100% （Ⅰ）

將表1中的各類工況最佳脫硝數據帶入公式（Ⅰ）中計算得出表2效率表

3 SNCR脫硝單元運行中出現的主要問題

3.1噴槍磨損

SNCR脫硝單元自2015年12月投用以來，在定期檢查中共發現有6支噴槍的噴頭磨損，如下圖：

噴槍的噴頭出現磨損后，會帶來一系列的影響，如氨水不能正常霧化，氨水在煙氣中的穿透力和覆蓋面也會隨之下降和減少，脫硝的效率會降低，尾部煙道的氨逃逸量會突增，對設備腐蝕影響加大。運行人員在日常監視過程中，除了定期檢查噴槍的磨損情況，還可以根據NOx的排放量來判斷噴槍的運行狀況。如果運行中，加大氨水用量仍無法控制NOx量，且尾部氨逃逸量變大，就應該逐個排查噴槍磨損情況，消除缺陷。

運行人員在噴槍定期檢查回裝時，噴槍的噴頭應該與保護套管平齊，若超出保護套管，噴槍磨損快;縮進保護套管，氨水霧化效果不佳。所以拆卸噴槍時應在噴槍桿上做好標記及上下方向，以便噴槍再次安裝時位置準確。

3.2 噴槍霧化嘴堵塞

在CFB鍋爐檢修時發現，部分噴槍套管里積灰嚴重，噴槍周圍形成了灰垢，產生的原因可能是套管的防堵風開度不夠，氨水霧化不好。為了避免噴槍堵塞，噴槍套管配有工業風防堵，運行人員在鍋爐啟動前就必須投用工業風，防止噴槍堵塞和過熱燒壞套管。

3.3氨逃逸問題

SNCR脫硝單元中控制好氨的逃逸是一個重要問題，若噴入的NH3或分解生成的NH3不能充分反應，NH3與煙氣中SO3反應生成 NH4HSO4造成空氣預熱器積灰加劇，阻力增大[2]。對于循環流化床鍋爐，盡管SO3濃度較低，生成的NH4HSO4較少，但氨的逃逸風險仍舊存在。

3.4 氨水制備問題

由于脫硝單元系統液氨管線較長，沿途龍門架較多，液氨在進入調節閥組前壓力通常低于0.7MPa，遠低于設計值1.0MPa，管道里的液氨容易氣化，導致氨水制備閥組的質量流量計顯示流量不準確。運行人員在制備氨水時，無法準確根據液氨流量控制除鹽水量。通過運行實踐，我們總結出可以根據氨水儲罐的氨水濃度來調整除鹽水和液氨的配比，或者當液氨流量不穩定時，可以開啟調節閥旁路穩定液氨流量。

4日常運行注意事項

4.1防止旋風分離器二次燃燒

從脫硝標定試驗數據表1中可以看出2#CFB鍋爐旋風筒出口溫度比旋風筒入口溫度高20～40℃，說明煙氣在中心筒分離過程中有再燃過程。而再燃過程會繼續生成部分NOx，這部分NOx無法完全與氨水反應，會影響脫硝的效率。所以2#CFB鍋爐脫硝效率低于1#CFB鍋爐。

為了減少煙氣在中心筒再燃現象，可以通過調整一次、二次風配比，降低爐膛負壓，增加物料在爐膛的停留時間，從而抑制物料在旋風分離器內的二次燃燒，能夠有效減少NOx的再生。

4.2 氨逃逸率控制

為了控制 NOx的排放并降低氨逃逸率，就必須嚴格控制反應溫度，通常不宜高于950℃，我單位是 220t/h 的循環流化床鍋爐，爐膛出口溫度在 830～930℃之間時，NOx的排放比較容易控制在 100 mg/N3m 以下。由于機組是熱電聯產的供熱機組，鍋爐負荷變化較大，在鍋爐負荷較低的情況下，爐膛出口溫度低于 800℃，此時SNCR 的效果就不好，基本沒有產生反應。所以此時應減少脫硝氨水噴量，防止氨逃逸。運行人員應嚴格監視每臺爐子氨逃逸監測儀，嚴格控制氨的逃逸率控制在≤8mg/Nm3。

4.3液氨泄漏處置

液氨對于電站運行人員而言是一種高危化學品，它是無色液體，有強烈刺激性氣味。當脫硝單元出現液氨泄漏時，運行人員必須穿戴好個人保護用品以及空呼后，關閉邊界的液氨閥門，用新鮮水稀釋泄漏點，并拉好警戒隔離線，避免火星，開展事故處理工作。

參考文獻：

[1]王靜靜，楊吉賀.SNCR煙氣脫硝技術在循環流化床鍋 爐中的應用[J].電力科技與環保，2015，21（1）：41— 42.

[2]張元勇，譚偉，張運寶.CFB循環流化床鍋爐 SNCR脫硝運行總結[J].電力通用機械，2015，（2）：69—71.

（作者單位：中國石化齊魯石化公司熱電廠）