论SNCR脱硝系统在燃煤锅炉应用中的常见问题

摘要：本文介绍了sncr脱硝系统的基本工作原理，以及工作中常见的问题及相应的解决方案，从而得出这样的结论，即在适宜的温度范围， 结合工艺条件， 调节其它影响因素， 可以更好的发挥SNCR技术的优越性， 提高其工程应用价值。

关键词：SNCR 燃煤锅炉 问题 解决方案

中图分类号： TK229.6 文献标识码： A 文章编号：

近年来，空气污染问题已经越来越引起人们的关注。对以燃煤能源为主的国家能源结构来说，燃煤锅炉的污染物控制问题已经刻不容缓的摆在人们面前。为了达成减排、禁排等措施的目标，燃煤锅炉的脱硝系统的引入和运行已经成为行业的主流。

一、SNCR脱硝系统的工作原理

SNCR 脱硝系统实际上是把氨气、尿素稀溶液等还原剂喷入800~1150℃温度的炉膛区域，这时还原剂可以热分解出NH3 并和烟气中NOX进行反应生成H2 O和N2。在该系统中，炉膛便是反应器所在， 于是便可以通过改造炉来实现SNCR 脱硝的过程。一般来说，在800~1150℃的炉膛温度范围内，并排除催化剂作用的情况下，氨基还原剂（如氨或尿素等）可选择性地还原烟气中的NOX ， 而与烟气中的氧气基本上不发生反应，上述过程可以写作如下的反应式：

以氨为还原剂的反应式为:

NH3 + NOx H2O + N2

以尿素为还原剂的反应式为:

CO( NH2 )2 CO + 2NH2

NH2 + NOx N2 + H2O

CO + NOx N2 + CO2

如果当温度超过反应温度区域时，氨就会进行氧化反应，从而生成NOx，其反应式如下:

NH3 + O2 NOx+ H2O

SNCR 脱硝系统主要由尿素溶液配制、喷射和在线稀释等几个部分组成。尿素溶液配制系统主要为了满足尿素储存、溶液配制和储存等功能的实现;喷射系统主要为了尿素溶液在各喷射层中的分配、雾化喷射和计量；在线稀释系统则依据锅炉的运转情况、NOx排放浓度及其逃逸情况，将尿素溶液在线稀释成所需的浓度后送入炉前喷射系统。

二、SNCR脱硝系统的常见问题

2. 1 氨在锅炉空间中的分布不均

锅炉是一个相对有限的密闭空间，这就会产生氨分布不均的问题。每支喷射器均有一手动尿素溶液流量控制阀， 层喷射器只有1个可远控的尿素溶液流量调节总阀。在SNCR装置调试阶段， 各尿素溶液喷射器的流量阀门开度均被设定好， 在投运期间不再变动，而只调节各层的尿素溶液总流量。当实际运行工况与调试工况存在差异时，这种相对固定的尿素溶液喷射器控制方式可能会造成SNCR装置区域内的尿素溶液与NOx反应程度不一致，并导致装置下游烟气中的氨逃逸浓度分布不均匀。

在热态调试中发现，锅炉蒸发量低时( 210 t / h 与280 t / h)投运第1 层与第2 层喷射器尿素溶液有较长的蒸发、热解与反应时间， 尿素利用比较充分， 在尿素溶液喷射量较高的情况下，各取样点的氨逃逸浓度仍低于1. 8 uL/ L，且比较均匀; 在锅炉蒸发量高时( 410 t / h 与450 t/ h)，因炉膛出口温度较高，只能投运位置偏高的第3层与第4层喷射器，缩短了尿素溶液的蒸发、热解与反应时间，致使部分尿素的反应不够充分。

SNCR 装置脱硝效率约为35%~ 40%时，各取样点的氨逃逸浓度不均匀，后侧竖井烟道内的氨逃逸浓度约1. 0~ 3. 5uL/ L，而前侧竖井烟道内的氨逃逸浓度约8. 0~ 20. 0 uL/ L。基于测点位置与数量有限，无法判断整个烟道截面上的氨逃逸浓度分布，但可以推论，如果进一步通过增加尿素溶液的喷射量来提高SNCR 装置的脱硝效率，则氨逃逸量将增加且浓度分布更加趋于不均匀。

2. 2 喷孔水冷壁腐蚀现象严重

某电厂SNCR 系统试运行约4个月后，出现SNCR喷口附近水冷壁的腐蚀问题，引起数次锅炉水冷壁的泄漏，被迫停炉。通过观察发现，数次腐蚀泄漏的水冷壁都呈现如下特征: (1)金属表面没有腐蚀产物，而是呈现或大或小的溃疡状态， 腐蚀管段出现不规则的坑和沟槽; (2)腐蚀多发生在尿素喷射器安装孔下方的水冷壁弯管位置。被腐蚀的水冷壁管位置和外观

在SNCR喷射系统中，喷射器采用炉侧厂用高压蒸汽作为雾化介质，雾化蒸汽压力为0. 6~ 0. 9 MPa，喷头采用螺纹连接。在试验中发现，喷射器靠近喷头附近有尿素液滴间断滴落。初步分析认为，尿素溶液液滴直接滴落到喷射器下方的水冷壁上并形成连续液膜，因炉内高温环境，液膜中水分蒸发尿素分解出的甲铵含量升高( 甲铵溶液具有很强的腐蚀性) 并不断腐蚀水冷壁管以致泄漏。

2. 3 喷射器的喷嘴部分容易结垢堵塞

SNCR 技术一般采用液体雾滴喷射的方式。因为这种方法工艺成熟，能够利用喷射溶液的液体雾滴大小调节液体雾滴的蒸发时间。若增加蒸发时间，则有利于尿素穿透炉膛，提高脱硝效率。由于某电厂尿素溶液稀释用水采用工业水，造成喷嘴结垢堵塞，使喷射器雾化效果不良。

2. 4 喷射蒸汽的雾化不良现象

经分析认为，喷射器雾化蒸汽管道采用d57 mm不锈钢管时管路较细，喷射器前雾化蒸汽压力低，沿程阻力损失较大，且同层喷射器压力递减较多，致使雾化效果不好。

三、SNCR脱硝系统的完善方案

针对氨分布不均的问题，采取了加装蒸汽扰动装置的措施，即在锅炉转向室入口右侧包墙过热器竖向开5个孔，安装蒸汽喷嘴，用蒸汽扰动烟气而使氨分布变得均匀。

要彻底解决水冷壁的腐蚀问题，必须解决尿素喷射器的泄漏问题，为此采取了如下措施:(1) 改进喷射器结构，将喷射器混合部分设置在炉外，优化喷射器的雾化形式，克服其漏流的缺陷。对原内混式喷枪进行改造，通过在混合器后加装套筒来放大混合空间。投运时将套筒伸入炉膛内，而混合的部分置于炉外，避免因高温和系统起停造成混合器的冷热偏差，增加了系统的稳定性。由于混合空间的放大，喷射器在冷态下的雾化效果和两种介质互相制约的情形也得到了明显的改善， 尤其是对蒸汽压力的要求也更加宽泛。(2) 改变喷射器与水冷壁面的夹角， 使喷射器下倾7∀， 同时在保证喷射器不被烧损的条件下增加喷射器伸进炉膛的深度。(3) 在喷孔下部水冷壁弯管部位加装不锈钢护板，外部敷耐火塑料， 防止SNCR 系统启停时喷射器未建立良好的雾化状态而出现的漏流与水冷壁管直接接触。(4) 定期对喷射器进行雾化试验( 每15 天进行1次)，及时更换雾化效果不达标的喷射器。通过采取以上措施，彻底消除了尿素喷射器液滴对水冷壁腐蚀的问题，治理后未发生过因水冷壁腐蚀泄漏而停炉的事故。

为了消除喷射器喷嘴结垢堵塞，可以将尿素的稀释用水改为除盐水(从除盐水母管引出)。实践证明，将除盐水作为尿素稀释用水后，未发生过喷射器喷嘴结垢堵塞问题。

为了解决喷射器蒸汽雾化不良的问题， 可以将蒸汽雾化母管管道更换为d89 mm不锈钢管，保证了蒸汽压力，使喷射器的雾化效果达到设计要求。

四、结语

SNCR技术投资成本低，建设周期短，脱硝效率中等，比较适合发展中国家的火电、钢铁、水泥等行业。通过分析其工艺影响因素得知SNCR过程只有在适宜的反应温度窗口范围发生才能起到还原NO的作用 氨氮比NSR和烟气气氛及含氧量等影响了温度窗口的范围、脱除效果和氨泄漏量的大小。而添加剂则可起到催化剂的作用，使得脱除NO的连锁反应在温度比较低的工况下就被激发，大大提高了SNCR技术的工程应用价值。

同时，燃煤锅炉SNCR脱硝系统投运后， 烟气中的氨分布不均匀，且在负荷较高时尤为明显。如进一步提高氨分布的均匀性，对提高SNCR系统的脱硝效率会有更积极的意义。尿素溶液具有较强的腐蚀性，为防止喷射器泄漏的尿素溶液对水冷壁管的腐蚀，运行中应采取必要的措施，杜绝尿素喷射器漏液情况的发生。通过对稀释水品质、雾化蒸汽压力的控制，能够保证良好的喷射器雾化效果，提高SNCR 脱硝系统的可靠性。

参考文献

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