CFB锅炉SNCR脱硝项目中直喷法工艺的优点

摘要：根据国家强制性标准，为了既满足国家标准，又兼顾经济成本这两个目标，各种脱硝技术迅猛发展。循环流化床锅炉选择性非催化还原（SNCR）采用氨水作为还原剂的工艺有传统工艺及直喷法工艺等，本文通过传统工艺和直喷法工艺在工艺流程、主要设备、效率及定性经济成本等几个方面利弊的对比分析，从而得出结论，认为在循环流化床锅炉选择性非催化还原（SNCR）采用氨水作为还原剂的脱硝项目中直喷法工艺较传统工艺更适用。

关键词：传统工艺 直喷法工艺 主要设备 效率 经济成本

中图分类号：X701.7文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）02（b）-0000-00

降低NOx排放主要有2种措施：一是使用低氮燃烧器（LNB）来控制燃烧过程中NOx的产生；二是对生成的NOx采取的烟气脱硝技术，主要方法有选择性非催化还原（SNCR）和选择性催化还原（SCR）。为了应对日益严格的国家排放标准，循环流化床锅炉（CFB）主要采取SNCR和SCR工艺。

本文对传统SNCR工艺和一种特殊SNCR工艺进行对比分析，选取氨水作为还原剂。

1 脱硝工艺

1.1 脱硝工艺反应机理

4NO+4NH3+O24N2+6H2O；6NO2+8NH37N2+12H2O；NO+NO2+2NH32N2+3H2O

1.2 传统SNCR工艺

传统工艺中通常将氨水制备成氨气作为还原剂。在脱硝工艺流程中，还原剂氨水由槽车运输到现场，用卸氨泵卸载到储存罐，通过蒸发器蒸发得到纯净的氨气，经过氨/空气稀释系统，再通过喷氨系统喷入到烟气中，烟气中的NOx与NH3发生反应，生成产物N2和H2O。

1.3 直喷法SNCR工艺

直喷法是将氨水直接作为还原剂。直喷法SNCR工艺流程中，还原剂氨水由槽车运到现场，用卸氨泵卸载到储存罐中，通过计量泵输送入喷射系统，经喷射系统喷入烟气中发生反应，生成产物N2和H2O。

2 两种工艺的对比分析

1.4 工艺对比分析的工程背景

工艺对比分析的工程背景为扬州某有限公司2×75t/h循环硫化床锅炉脱硝改造工程。烟气脱硝装置采用SNCR工艺，保证出口浓度达到GB13223-2011标准要求。

本工程锅炉型号为：HG-75/5.3-L.YM100；锅炉额定蒸发量为75t/h；锅炉最大连续蒸发量为100t/h。锅炉允许有短时的超负荷10%的能力。

1.5 两种工艺的主要设备的对比分析

1.5.1 主要设备功能介绍

基于工程背景，两种工艺需配置如下主要工艺设备：

卸氨泵：卸氨泵的作用是把氨水从运输的槽车中转移到氨水储罐中，一运一备；氨水储罐：氨水储罐用来储存氨水槽车运来的氨水，一用一备，也可根据业主要求在符合相关标准的基础上进行适当的调整；氨水输送泵：将氨水储罐里的氨水输送到下一级系统，一运一备；氨蒸发槽：将输送过来的氨水加热蒸发成氨气和水蒸气，输送到氨气/空气混合器；风机：向氨蒸发槽鼓入热烟气，经过混合氨水蒸发成氨气和水蒸气；氨气/空气混合器：蒸发完的稀释气体经过氨气/空气混合器进一步混合成一定浓度的均匀稀释气体；喷氨系统：将送来的还原剂经过计量分配，喷入烟气中发生反应。

1.5.2 传统工艺和直喷法工艺的主要设备对比

传统工艺与直喷法工艺主要设备对比表（表1）

工艺名称

传统工艺

直喷法工艺

序号

设备名称

1

卸氨泵

√

√

2

氨水储罐

√

√

3

氨水输送泵

√

√

4

氨蒸发槽

√

5

风机

√

6

氨气/空气混合器

√

7

喷氨系统

√

√

注：表中√表示工艺中有这项设备。

1.6 两种工艺的效率分析

传统工艺从锅炉烟气中抽出部分热烟气，通过风机鼓入氨蒸发槽，蒸发氨水成氨气和水蒸气的混合物，然后通过喷氨格栅送入锅炉烟气中发生反应；直喷法工艺将氨水直接通过喷枪喷入锅炉烟气中气化蒸发，发生反应脱除NOx。两种工艺都是将0.1m3/h的氨水通过100000Nm3/h的烟气加热蒸发，通过烟气加热的氨水量无变化，区别在于加热阶段不同。

故分析两种工艺对锅炉效率的影响相同。

1.7 两种工艺的定性经济成本分析

工程成本分析主要分为两类：初期投资成本和运行成本。初期投资成本为建设期固定资产投资成本和试运行成本；运行成本为运营期工程运行成本。

（1） 初期投资成本

建设期固定资产投资成本对比：可从表1中看出传统工艺在这一项中比直喷法工艺投资成本高。

试运行成本：可作为一规费，具体可参照各企业的企业规定。传统工艺比直喷法工艺复杂，试运行成本相对略高。

（2） 运行成本分析

运行成本主要为设备损耗和能源消耗。由于传统工艺主要设备比直喷法工艺主要设备多，设备损耗相对较多，运行中维护费用相对增高。

SNCR项目中能源消耗主要为氨水、水、电能等。氨水耗量：经过计算，两种工艺中氨水消耗量为0.1m3/h；水耗量：传统工艺中用水源为风机冷却水、事故水、冲洗水等；直喷法工艺中用水源为事故水、冲洗水。故传统工艺中用水量比直喷法工艺用水量大约0.5m3/h；电能耗量：传统工艺比直喷法工艺多了风机这一动设备，电能消耗相应较大。

3 结语

经过上述两种工艺的对比分析，直喷法工艺相对于传统工艺来说，有以下优点：

（1）有效减少供货范围： 蒸发槽，热烟气风机，氨气/空气混合器，热烟气管道，AIG管道等。

（2）初期投资成本明显减少。

（3）由于减少热烟气风机而减少SCR系统的电消耗量，水消耗量同时减少，故总体运行成本降低。

（4）喷氨格栅容易积灰堵塞，运行维修成本相对较大；喷枪设计易于抽出检修，运行检修成本减少。

面对目前日益严峻的环境问题，各种脱硝技术迅猛发展，我国循环流化床锅炉SNCR脱硝改造过程中，在既希望脱硝效率满足要求，又兼顾经济成本的情况下，直喷法工艺更能满足企业的需求。

参考文献：

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[3]刘慷，肖志均，谭效德，等.选择性催化还原烟气脱硝技术应用[J].中国电力， 2009（8）：75-79.