SNCR烟气脱硝系统

【摘 要】NOX是一种主要的大气污染物质，NOX与碳氢化合物可以在强光作用下造成光化学污染，排放到大气中的NOX是形成酸雨的主要原因，严重危害生态环境。目前国内65%左右的NOX是由煤燃烧所产生的，因此作为主要燃煤设备的电站锅炉和工业锅炉成为今后控制NOX排放所必须关注的焦点。选择性非催化还原（SNCR）脱硝技术是把含有NHX基的还原剂（如氨气、氨水或者尿素等）喷入炉膛温度为800℃～1200℃的区域，该还原剂迅速热分解成NH3和其它副产物，随后NH 3与烟气中的NOX进行SNCR反应而生成N2和水。

【关键词】空气污染；脱硝；酸雨；SNCR

2010 年全国煤炭消费量32.6 亿吨，氮氧化物的排放量达到2100 万吨，而未来30 年中国NOX 排放量将继续呈稳步增长的趋势，如果不采取措施，到2020 年前后中国将超过美国成为世界第一大NOX 排放国。为此国家环境保护部GB13223-2011《火电厂大气污染物排放标准》，2012年1月1日实施，其中规定了氮氧化物排放量浓度限值为100mg/m?，而现在大部分锅炉的氮氧化物排放量浓度值在400 mg/m?左右，部分锅炉氮氧化物排放浓度值高于此值。所以须采用有效措施控制氮氧化物排放，以达到保护生态环境的目的。

本文研究的是电站锅炉和工业锅炉尾气进行脱硝技术，对其工作原理、特点、流程等进行重点论述。

一、SNCR烟气脱硝原理

二、SNCR烟气脱硝组成及特点

SNCR脱硝系统主要包括尿素溶液制备及储存系统、输送及计量分配系统、喷射系统、自动控制系统。

（一）尿素溶液制备及储存系统

尿素存储系统、尿素溶液配制系统和尿素溶液储存系统集中布置， 共同组成尿素供应站。它的主要设备包括： 1个干尿素储仓，1个计量仓，1台螺旋输送机，1个配液灌，1台搅拌机，2个尿素溶液储罐，1个自动送料装置和1个水加压泵。在尿素站内， 完成尿素储存、尿素溶液配制的任务， 通过水泵将尿素溶液送到炉前喷射系统。

为确保脱硝系统稳定、高效的运行，经过反复多次的分析探讨，采用尿素自动给料装置，实现固体尿素的自动给料，由于固体尿素颗粒易吸湿结块，所以采用通入高压气体的方案，有效防止尿素吸潮结块引起的堵塞。

（二）输送及计量分配、喷射系统

存储罐里浓度50%尿素溶液与水混合为10%尿素溶液，输入炉前喷射系统。炉前喷射系统由四层喷射层组成， 每层由12个喷射器组成。四层喷射层布置在炉膛燃烧区域上部和炉膛出口处， 以适应锅炉负荷变化引起的炉膛烟气温度变化， 使尿素溶液在最佳反应温度窗口喷入炉膛。每层喷射层都设有总阀门控制本喷射层是否投运。各喷射层的尿素管道和雾化蒸汽管道上均设有调节阀门， 控制喷射层的流量。

现常用的溶液混合器，在溶液流速高的条件下，混合前后液体压力不稳定。所以设计制作了一种新型溶液混合器，混合前后溶液压力稳定且混合后为均匀溶液。混合器材料采用不锈钢。

（三）自动控制系统

自动控制系统采用独立的可编程序逻辑控制器（PLC）， 系统单独设置 1台工程师站 （兼操作员站）， 预留OPC 通信接口与电厂分散控制系统 （DCS）通信； 系统设有必要的报表、查询和报警等功能。控制系统根据采集的相关信号， 控制、调节主要设备运行情况和喷枪运行情况， 实现高效脱硝。

SNCR烟气脱硝的特点

①系统简单：不需要改变现有锅炉的设备设置，而只需在现有的燃煤锅炉的基础上增加尿素灌，尿素喷射装置及其喷射口即可，系统结构比较简单；

②阻力小：对锅炉的正常运行影响较小；

③系统占地面积小。

三、SNCR烟气脱硝流程

SNCR烟气脱硝系统脱硝剂（还原剂）为质量浓度为10%的尿素溶液。由尿素溶液制备后与水混合后统一提供。包括尿素溶液制备及储存系统、输送及计量分配系统、喷射系统、自动控制系统。流程图见下图。

该系统几个优点：

（一）采用固体尿素自动给料装置实现固体尿素连续自动给料，保证尿素溶液的浓度和均匀性，根据燃烧设备NOX排放量自动调节尿素流量，使得燃烧设备NOX排放量在控制范围内，脱硝效果在60%左右。

（二）由于固体尿素易吸湿结块，所以给料装置中通入压缩空气，对固体尿素给料装置进行疏通，有效防止尿素吸潮结块引起的堵塞。

（三）设计了一种新型溶液混合器，两侧溶液分别从垂直方向和水平方向进入混合器，垂直进入的溶液成圆锥形包裹水平进入的溶液，在混合器的小圆管内高速混合，再管进入大圆管减压。混合后达到了均匀且前后压力稳定的目的。

四、结语

SNCR烟气脱硝装置简单经济、操作方便、价格低廉，是一种经济实用的NOX还原技术。相对于别的脱硝技术来说，它是目前适合我国国情的脱硝技术的最佳选择。

参考文献：

[1]孙克勤，钟秦.火电厂烟气脱硝技术及工程应用.化学工业出版社，2007

[2]杨广贤，火电厂烟气脱硫脱硝技术应用与节能环保及国家环保强制性条文.中国环境科学技术出版社，2007

[3]张强.燃煤电站SCR烟气脱硝技术及工程应用.化学工业出版社，2007

[4]孙克勤.燃煤电厂烟气脱硝设备与运行.机械工业出版社，2011