SNCR-SCR煙氣脫硝技術(shù)及其應(yīng)用分析

文_張概興 福建龍凈環(huán)保股份有限公司

1 SNCR-SCR 煙氣脫硝技術(shù)優(yōu)勢

1.1 脫硝效率

SNCR-SCR煙氣脫硝技術(shù)，在鍋爐內(nèi)，SNCR技術(shù)產(chǎn)生反應(yīng)后，可以提供氨逃逸，同時滿足噴射點(diǎn)要求，和單層SCR 催化劑產(chǎn)生反應(yīng)，可以避免空預(yù)器堵塞，減少煙氣排放量。使用少量催化劑、小型催化反應(yīng)器，通過現(xiàn)代設(shè)備，無需在引風(fēng)機(jī)上配置設(shè)備。SNCR-SCR 煙氣脫硝技術(shù)組合，可以結(jié)合SNCR技術(shù)、SCR技術(shù)優(yōu)勢，且SNCR技術(shù)體積小、成本低廉，可以簡化設(shè)備操作。SCR技術(shù)便于操作，可以提升應(yīng)用效率。在應(yīng)用SCR技術(shù)時，可以應(yīng)用氨氣作為還原劑，參與到化學(xué)反應(yīng)中，有效規(guī)避氨氣逃逸，還可以減少不良污染影響，全面提升技術(shù)參與度，使資源消耗降低。

1.2 空間適應(yīng)性

在SNCR-SCR煙氣脫硝技術(shù)反應(yīng)作用下，可以應(yīng)用的催化劑比較少，尤其是與SCR技術(shù)催化劑相比，不僅可以減少催化劑使用量，還可以提升脫氮效率。聯(lián)合SNCR技術(shù)、SCR技術(shù)，實(shí)現(xiàn)聯(lián)合脫硝處理。

前段化學(xué)反應(yīng)如下：

后段化學(xué)反應(yīng)如下：

在標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)反應(yīng)中，減少反應(yīng)器、鋼結(jié)構(gòu)使用量，確保內(nèi)部機(jī)制平衡度，加強(qiáng)空間適應(yīng)性。

1.3 運(yùn)行費(fèi)用

聯(lián)合SNCR技術(shù)、SCR技術(shù)，可以減少催化劑使用量，科學(xué)控制成本造價。當(dāng)催化劑使用量減少時，能夠簡化設(shè)備結(jié)構(gòu)，不采用復(fù)雜結(jié)構(gòu)反應(yīng)設(shè)備，所以可以降低引風(fēng)機(jī)費(fèi)用成本。

1.4 環(huán)保性能

在SCR反應(yīng)過程中，科學(xué)控制催化劑使用量。盡管可以加速化學(xué)反應(yīng)，確保化合物充分反應(yīng)，然而技術(shù)局限性比較大。在催化劑加速反應(yīng)下，不同化合物的反應(yīng)速度比較快，尤其是氮氧化物、氨氣相互反應(yīng)。二氧化硫也會產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，同時生成硫酸氫銨。該化學(xué)生成物，會腐蝕影響儀器設(shè)施，導(dǎo)致催化劑堵塞，增加廢棄物，極易產(chǎn)生二次污染。

綜上分析可知，SCR技術(shù)、SNCR技術(shù)聯(lián)合 SCR技術(shù)的工藝存在明顯差異，三種技術(shù)工藝比較如表1所示。

表1 SCR技術(shù)、SNCR技術(shù)聯(lián)合SCR技術(shù)工藝比較

2 SNCR-SCR 煙氣脫硝技術(shù)方案設(shè)計

某企業(yè)開展鍋爐脫硝技術(shù)項(xiàng)目建設(shè)，鍋爐規(guī)格為75t/h。原始氮氧化物排放濃度為350mg/Nm3。為了滿足氮氧化物排放要求，分析脫硝經(jīng)濟(jì)性問題，合理應(yīng)用SNCR-SCR 技術(shù)工藝。在脫硝處理后，氮氧化物排放濃度小于50mg/Nm3，排放達(dá)標(biāo)。現(xiàn)對該項(xiàng)目進(jìn)行詳細(xì)化討論與研究。

2.1 總體方案設(shè)計

燃煤鍋爐產(chǎn)生氮氧化物，多是由一氧化氮、二氧化氮、水組成。一氧化氮含量大于90%，二氧化氮含量為8%，水含量占比2%。1臺蒸汽鍋爐規(guī)格為 10t/h，出口位置氮氧化物濃度為450mg/Nm3，應(yīng)用SNCR+SCR聯(lián)合脫硝技術(shù)，可以確保鍋爐氮氧化物排放量小于50mg/Nm2。在脫硝系統(tǒng)設(shè)計中，合理應(yīng)用模塊方式，比如氨水制作存儲模塊、噴射模塊、計量分配模塊、在線稀釋模塊、反應(yīng)模塊、SCR反應(yīng)模塊。項(xiàng)目建設(shè)中，應(yīng)用氨水溶液（30%），將其存儲至氨水溶液中。然后，在線將稀釋處理濃度為5%的溶液，噴射到煙道內(nèi)。

2.2 氨水溶液制備模塊

第一，氨水溶液儲罐：氨水溶液通過氨水溶液給料泵（2臺），進(jìn)入到氨水溶液儲罐內(nèi)。設(shè)置氨水溶液儲罐（1個），罐容積滿足3d用量需求，儲罐容積為10m3。罐材質(zhì)為304鋼，儲罐結(jié)構(gòu)為立式平底結(jié)構(gòu)，裝設(shè)溫度計、液位計、濃度計等裝置，同時設(shè)置通風(fēng)孔、梯子、人孔等。露天放置儲罐時，在四周架設(shè)隔離防護(hù)欄，通過保溫、蒸汽伴熱方式，可以使儲罐內(nèi)氨水溶液結(jié)晶溫度為18℃。綜合分析現(xiàn)場其他變量，例如溫度變化、雪載荷、風(fēng)載荷、地震帶等。 第二，溶液給料泵：氨水溶液給料泵，應(yīng)用多級離心泵（2臺）。系統(tǒng)設(shè)置電磁流量計、壓力變送器設(shè)備。

2.3 在線稀釋模塊

鍋爐負(fù)荷、爐膛出口氮氧化物濃度變化時，進(jìn)入爐膛內(nèi)的氨水容量也會變化，相應(yīng)改變噴射器內(nèi)進(jìn)入流量。當(dāng)噴射器流量變化比較大時，對霧化噴射效果影響明顯，還會影響氮?dú)堄唷⒚撓跣实取?yōu)化設(shè)計在線稀釋模塊，在運(yùn)行工況下，可以確保變化反應(yīng)時，噴嘴內(nèi)液體流量不變。當(dāng)氨水溶液濃度為30%時，稀釋水利用靜態(tài)混合器，可以稀釋到標(biāo)準(zhǔn)比例，從而噴射到爐膛內(nèi)。第一，氨水溶液輸送泵：氨水溶液輸送泵，應(yīng)用多級離心泵（2臺），其中1臺為脫硝使用。第二，稀釋水輸送泵：稀釋水輸送泵，應(yīng)用多級離心泵（2臺），其中1臺為脫硝使用。

2.4 計量與分配模塊

每臺鍋爐上配置計量分配模塊，涉及到壓縮空氣計量分配、氨水溶液計量分配等。通過在線稀釋模塊，可以輸送低濃度氨水溶液，使其進(jìn)入至鍋爐前氨水溶液計量分配中。在計量分配模塊中，安裝壓力變送器、電磁流量計、電動閥。利用流量計讀數(shù)，對調(diào)節(jié)閥開度進(jìn)行控制，從而確保鍋爐氨水溶液流量控制效果。計量處理之后，通過模塊合理分配氨水溶液，將母管劃分為6路，通向6支噴槍。在每一個氨水溶液管上，安裝壓力表、調(diào)節(jié)閥，對噴槍氨水溶液流量進(jìn)行調(diào)整。氨水溶液噴射至爐膛內(nèi)，多采用霧化噴射法。在計算分配模塊中，將電動閥設(shè)置在鍋爐上，對需求量予以調(diào)控。廠區(qū)壓縮空氣，經(jīng)過除油、除水、調(diào)壓處理后，可以劃分為6支路，向爐前噴槍。

2.5 噴射模塊

通過不同計量分配模塊，可以輸送氨水溶液，將其置入到鍋爐前噴槍中。噴槍霧化處理后，可以進(jìn)入到爐膛、煙道內(nèi)。霧化噴槍多為雙流體噴槍，組成包括槍體與噴嘴。槍體包括內(nèi)管與外管，內(nèi)管多為溶液通道，外管多為壓縮空氣通道。在外管內(nèi)，壓縮空氣為螺旋前進(jìn)方式，在噴嘴出口位置，可以呈現(xiàn)出渦流裝噴出，充分混合溶液。對壓縮空氣用量、氨水溶液使用量比例進(jìn)行調(diào)節(jié)，能夠?qū)崿F(xiàn)霧化效果。

2.6 霧化氣體選用

霧化介質(zhì)作用，可以促進(jìn)氨水溶液、爐內(nèi)煙氣充分混合，以此確保脫硝效果，全面提升氨水溶液利用率，還可以減少尾部氨氣殘留量。霧化介質(zhì)，可以加快還原劑噴射速度，加大噴射動力，無需將氨水溶液霧化為小液滴，而是不同比例液滴。在噴入口爐壁附近低溫區(qū)，小液滴會產(chǎn)生揮發(fā)反應(yīng)。大液滴能夠深入爐膛內(nèi)，從而產(chǎn)生析出反應(yīng)。霧化介質(zhì)作用，可以加強(qiáng)液滴噴射動力。噴射速度，噴射物體質(zhì)量，對噴射動力影響較大，適當(dāng)加大霧化介質(zhì)使用量，加強(qiáng)噴射動力，提升裝置運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益。

3 SNCR-SCR 煙氣脫硝技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐

以A垃圾焚燒電廠為主，介紹分析煙氣脫硝技術(shù)應(yīng)用。該電廠垃圾日處理量為800t，設(shè)計應(yīng)用垃圾焚燒爐規(guī)格為（2×400t/d），焚燒爐為機(jī)械爐方式。科學(xué)計算氮氧化物排放量，額定煙氣量為每小時71328m3，氮氧化物含量為380mg/Nm3，明顯超出標(biāo)準(zhǔn)濃度限定值。合理選擇催化劑、還原劑，在工程建設(shè)中，催化劑選用V205-TiO2。活性成分以V205為主，且脫氮效率比較高。對于還原劑，多使用尿素物質(zhì)，為顆粒狀化肥，操作工藝簡單。尿素指標(biāo)：鐵小于0.001%，總氮含量大于 45.2%，硫酸鹽含量小于0.02%，縮二脲小于1%，水不溶物小于 0.04%，水分小于0.6%；粒度為0.85～2.75mm。在設(shè)計脫氮系統(tǒng)時，優(yōu)化設(shè)計系統(tǒng)流程、空氣預(yù)熱器，深入分析環(huán)境效益。

4 SNCR-SCR 煙氣脫硝技術(shù)的應(yīng)用前景

隨著節(jié)能減排理念的提出，國家高度重視氮氧化物排量管控。針對火電廠煙氣污染管控，以SNCR、SCR技術(shù)為主。隨著環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)持續(xù)提升，單一SNCR脫硝工藝，不能滿足環(huán)境保護(hù)需求，所以需要應(yīng)用SCR技術(shù)。通過實(shí)踐應(yīng)用可知，SNCR、SCR聯(lián)合技術(shù)，不僅可以起到顯著脫硝效果，還可以降低運(yùn)行成本，安全性與高效性較強(qiáng)，值得推廣應(yīng)用。

5 結(jié)語

綜上所述，聯(lián)合使用SNCR、SCR煙氣脫硝技術(shù)，有助于提升煙氣脫硝效率。加強(qiáng)空間適應(yīng)能力，降低處理成本。在環(huán)保、節(jié)能理念下，重點(diǎn)防治氮氧化物，提升脫硝處理效果。因此，SNCR、SCR煙氣脫硝技術(shù)，脫硝持續(xù)時間長，值得推廣應(yīng)用。