SNCR脱硝系统在我厂的应用分析

摘要：由于氮氧化物是形成酸雨以及破坏臭氧层的重要原因之一，各国对氮氧化物的控制越来越受到重视，本文就SNCR脱硝系统在光大环保（苏州）公司的应用情况进行了简单分析，以期能为同行业脱硝系统的选择与运行提供一个参考。

关键词：氮氧化物SNCR

中图分类号：TU74文献标识码： A

随着环保要求的日益提高，作为一流的环保企业，我厂以积极负责任的态度将各烟气排放指标逐步向最严格的欧盟2000标准靠拢，基于此，我厂于2009年9月正式引入瑞典PETRO MILJO SNCR公司SNCR脱硝系统，该系统投运以来，运行稳定，氮氧化物排放有效控制在110～150mg/Nm3之间(欧盟2000标准为200mg/Nm3)，实现了社会与环境效益的和谐统一。

一．SNCR脱硝原理

SNCR是以NH4OH（氨水）或(NH2)2CO（尿素）等作为还原剂，并将其喷入焚烧炉内。还原剂与NOX在850℃～1100℃的温度区间反应，生成N2和H2O。其反应方程式为：

以氨水为还原剂时：

4NH3+6NO5N2+6H2O

8NH3+6NO27N2+12H2O

以尿素为还原剂时：

CO(NH2)22NH2+CO

NH2+NON2+H2O

CO+NON2+CO2

氨水与尿素的性能比较:

名称 运行费用 安全性 脱硝温度范围 占用空间

氨水 便宜 有害 最宽 较小

尿素 较贵 无害 很窄 较大

我厂选用氨水作为SNCR还原剂。

二．光大环保（苏州）公司SNCR系统简介

光大环保（苏州）垃圾焚烧发电厂由3台350吨垃圾处理量及2台500吨垃圾处理量共五台焚烧炉组成，SNCR脱硝系统引进瑞典PETRO MILJO公司的SNCR脱硝技术和核心设备，该系统通过将25%浓度的氨水作为还原剂，根据锅炉的实时燃烧情况，科学计算出实时的喷射配方，自动精确地向锅炉第一烟道内喷射还原剂，使还原剂和烟道中的氮氧化物充分反应，还原成水和氮气，最终达到烟气脱硝的目的。

（一）SNCR系统结构

瑞典PETRO MILJO公司的SNCR系统采用模块化的设计，由四个分系统部分组成。

1.反应物（还原剂和软水）贮存和输送系统

由还原剂储罐、还原剂加注单元、还原剂输送单元、软水输送单元组成。

2.还原剂-软水混合输送系统

由工艺单元、混合模块、喷射模块组成。

还原剂、软水的混合和分配工作由工艺单元（柜）统一完成。该单元由一个混合模块和数个喷射模块组成（每个喷射器对应一个）。每个工艺单元都可支持8个喷射器。混合模块有两跟进液管路―氨水管路和软水管路。两种流体根据控制管理系统给出的配方进行配比混合。每个喷射模块向对应的喷射器提供混合的氨水/软水液体。整个工艺单元配备分布式I/O模块并通过现场总线电缆和控制管理系统进行通信。

3.喷射器系统

喷射器安装于焚烧炉膛出口后的烟道上，根据实际情况布置三层。一期每台炉共6支喷射器，二期每台炉共8支喷射器。每个喷射器配有压缩空气供给，用来雾化喷射液体和冷却喷射器，同时配备了快速接头，可方便快速的对喷射器进行检查维护工作。

4.控制和管理系统

控制和管理模块，用来调整，管理，监测整个工艺的完成。该单元有一个PLC系统和一个就地操作面板。PLC系统装入了全自动的控制程序，可以和整个系统的所有单元通过现场总线的方式进行数据通信。PLC系统采集所有工厂内相关的数据信息，计算出实时的混合配方，给出工艺所要求的喷射量，并和操作面板进行连接。操作面板由一个工业计算机和一个触摸屏组成，配置了多幅工艺界面，可进行就地的操作和监控。

（二）工艺控制流程如图

图1SNCR工艺流程图

三．SNCR脱硝系统的运行控制特点

SNCR系统所有参数设置、详细管理等都在现场操作面板上进行操作。一般的自动模式均由现场控制系统进行自动管理。

1.工艺控制逻辑简图

2.影响SNCR脱硝效率的几个因素

1）温度窗口

温度窗口就是脱硝反应的最佳炉膛温度区间（850℃～1100℃）。温度太高时，还原剂将被氧化成NOX，烟气中的NOX含量不减少反而增加；温度太低，反应不充分，造成氨逃逸率大增，对下游设备产生不利影响。由于温度窗口的存在，SNCR还原剂的喷入点的选择显得至关重要，即喷射器需对应于各段烟温相应分层布置，我厂五台炉均分三层布置。

2）还原剂与烟气的充分混合及合适的停留时间

因为任何反应都需要时间与空间，所以还原剂必须和NOX在合适的温度区间内有足够的停留时间，且必须与烟气充分混合，以保证他们反应充分。图2为美国环保署做的NOX还原率与反应温度和停留时间的关系的实验曲线。

3）适当的NH3/NOX摩尔比

已有的运行经验显示，NH3/NOX摩尔比一般控制在1.0～2.0之间，最大不超过2.5，NH3/NOX摩尔比过大，虽然有利于NOX还原率增大，但氨逃逸率也会加大，会造成新的污染，同时增加了运行费用，见图3，当NH3/NOX摩尔比大于2后，还原率增加很少。见图4，当NH3/NOX摩尔比增加，还原率增加，但氨逃逸率也增加了。

四．SNCR在垃圾焚烧发电厂中的应用分析

1.技术适用性分析

1）由于垃圾焚烧独有的特点，为了二恶英控制及水冷壁高温腐蚀点，垃圾焚烧炉的炉温控制要求在850℃～1000℃之间，此区间刚好位于SNCR的温度窗口之间，同时，垃圾焚烧炉的炉膛要求保证850℃/2S的设计，亦有效保证了SNCR脱硝系统还原剂在炉膛的充分反应时间，因此，SNCR在垃圾焚烧炉的应用中能取得较高的脱硝效率。

2）运行实践表明，只要控制好炉温、合理布置喷射器入口点、合理选择NH3/NOX摩尔比、有效控制氨逃逸率，SNCR的脱硝效率是可以维持在40-65%的效率区间的，对应的NOX排放值可有效控制在200mg/Nm3的欧盟2000标准以内。

2.经济性分析

光大环保（苏州）公司SNCR投运10个月以来的各种经济参数比较表

投资成本（元） 锅炉负荷 NOX排放（mg/Nm3） 氨水使用量 氨水月均耗费（元） 备件损耗 年运行费用折算（万元）

一期单炉 1435万（五台炉总费用） 27t/h 100-120 17吨/月 11560 暂无 13.87

二期单炉 45t/h 110-150 28吨/月 19040 暂无 22.85

五．经验交流

1.SNCR工艺中氨的利用率不高，为了还原NOX容易使用过量的氨，形成过量的氨逃逸，氨的逃逸会造成环境污染及对下游设备的腐蚀，而瑞典PETRO MILJO公司的控制程序中有氨逃逸率调节器控制，当达到限值时，能自动减少氨水的喷射量。

2.研究表明，NOX在燃烧温度为600～800℃的范围内生成量最大，且随着过剩空气系数的增大而增大，SNCR脱硝效率介于25%～65%之间，且受温度窗口、停留时间、NH3/NOX摩尔比等诸多因素的影响，因此氧量控制、炉温控制及氨水喷入点的选择显得特别重要。尤其是当炉温低于800℃时，氨水的喷入，不但达不到脱硝效果，反而会增加氮氧化物的排放量。

3.光大环保（苏州）公司引入的PETRO MILJO公司SNCR脱硝系统自动化程度高，运行维护工作量较少，该系统能根据焚烧炉的实时燃烧情况，综合炉膛温度、蒸汽量、烟气中的氮氧化物、氧含量等测量数值，科学计算出实时的喷射配方，自动精确地向锅炉第一烟道内喷射还原剂。在氨水使用量与氮氧化物的排放值之间取得较理想的平衡点。保证了氮氧化物的排放在欧盟2000标准以内。

六．结束语

SNCR脱硝系统投资成本低，占地面积小，建设周期短，运行维护工作量小，脱硝效率中等，我厂投运该系统以来，使NOX排放指标有效控制在110～150的范围，达到欧盟2000标准，取得了较好的环境与社会效益。

目前，国外对SNCR的研究除了进一步提高其效率及安全性外，发展的重点正转向SCR技术及SNCR/SCR混合技术的应用研究。

参考文献：

[1] 钟秦 .选择性非催化还原脱除NOX的实验研究[J].南京理工大学学报2000.24（1）.

[2] 路涛 贾双燕 李晓芸 .烟气脱硝的工艺及其技术经济分析[J].现代电力第21卷第1期2004.2.