SNCR脱硝技术在循环流化床锅炉上的工程实践

【摘 要】：

本文简要介绍了垦利惠能热电有限公司75t/h循环流化床锅炉sncr脱硝工程，通过调试及试运行，对SNCR工艺应用在循环流化床锅炉上的脱硝效果及影响脱硝效率的相关因素进行了研究。

【关键词】：

SNCR；循环流化床锅炉；脱硝；应用

中图分类号：TK229文献标识码： A 文章编号：

1引言

随着环保要求的提高，对电站锅炉的NOx排放标准也日益严格，2011年新出台的火电厂大气污染物排放标准中要求在2014年7月1日前燃煤电厂NOx排放浓度要控制在100mg/Nm3以下，因此对锅炉烟气的脱硝治理成为电厂从业人员密切关注的问题。在众多的NOx控制方法中，选择性非催化还原（Selective Non-Catalytic Reduction，简称SNCR）技术以其投资少，运行费用低的优点逐渐引起广泛关注(1)。

选择性非催化还原(SNCR)脱除NOx技术的原理是把含有NH2基的还原剂(如氨气、氨水或者尿素等)喷入炉膛温度为800℃～1100℃的区域，在此温度下还原剂迅速热分解成NH3和其它副产物，随后NH3与烟气中的NOx发生还原反应而生成N2(2)。NH3还原NOx的主要反应为：

4NH3 + 4NO + O24N2 + 6H2O

4NH3 + 2NO2 + O23N2 + 6H2O

循环流化床锅炉技术是近十几年来迅速发展的一项高效低污染清洁燃烧技术。流化床锅炉能够在燃烧过程中有效控制NOx的产生和排放，是一种“清洁”的燃烧方式。流化床内的燃烧温度控制在840~950℃范围内，从而保证稳定和高效燃烧，同时在此温度下运行，抑制了热力型NOx的形成。流化床锅炉旋风分离器中烟气的温度一般在800-900℃左右，既可以满足SNCR还原反应的温度要求，还可以保证还原剂与烟气具有充分的反应时间(3)。

2垦利惠能热电流化床锅炉SNCR脱硝项目简介

为响应国家“十二五”期间主要污染物减排工作的实施，煤炭工业济南设计研究院有限公司于2012年8月与垦利惠能热电有限公司签订3×75t/h流化床锅炉SNCR脱硝总承包建设合同。该工程于10月10日开工，12月10日进入热态调试及168h试运行，调试运行结果表明，脱硝系统可连续稳定运行，脱硝性能达到设计要求，锅炉烟气NOx排放浓度＜100mg/Nm3。

2.1 SNCR系统设计及性能保证参数

表1 SNCR系统主要设计参数

2.2 SNCR脱硝还原剂

SNCR工艺中常用的还原剂为氨水和尿素，两者脱硝效率与反应温度之间的关系见图1。

图1 不同温度下SNCR系统的脱硝效率曲线

本工程采用约10%浓度氨水作为还原剂。氨水来源于垦利石化有限公司生产过程中产生的废氨水，不但可以降低运行成本，还能变废为宝。

2.3 SNCR脱硝系统配置

SNCR系统主要由氨水储存系统、氨水输送系统、稀释水系统、在线稀释计量分配系统、喷射系统、控制系统、在线监测系统等部分组成，工艺流程见下图2：

图2 SNCR工艺流程图

SNCR各组成系统均为模块化设计，利于现场安装施工。氨水储罐及稀释水储罐均做防腐处理，泵类设备设置一用一备，通过稳定调节系统自动控制保证喷枪入口处压力的稳定。接触氨水溶液的管道、阀门均选用不锈钢材质。

2.4调试及试运行

本工程于2012年12月10日开始进行脱硝热态调试，锅炉运行负荷稳定，旋风分离器入口的烟气温度为860℃~920℃，基本在最佳脱硝反应温度窗口，原烟气中NOx浓度（干态、6%O2）为260-300mg/Nm3，调试期间其它运行数据参见下表2：

表2 调试期间的运行参数

从表中可以看出，经脱硝系统处理后NOx浓度维持在90mg/Nm3左右，且数据比较稳定，低于国家标准中要求的100mg/Nm3，脱硝效率保持在70%左右。

3 不同参数条件对SNCR脱硝效果的影响

调试运行期间，脱硝系统运行连续稳定，调试工作较为顺利。在此期间对不同参数条件下SNCR系统的脱硝效果进行了验证。

3.1 SNCR脱硝技术的最大脱硝效率

相关文献报道SNCR脱硝技术在实验室内的试验中可以达到90％以上的NOx脱除率，应用在循环流化床锅炉上，一般能获得50％～70％的NOx脱除率。本项目通过调节喷氨量对SNCR脱硝技术可以获得的最大脱硝效率进行实验验证。实验数据如下表

表3 SNCR可获得的最大脱硝效率；

从表中可以看出，在920℃左右，逐渐增加喷氨量，NOx浓度逐渐降低，脱硝效率升高，同时氨逃逸量也逐渐增加。当氨水流量大于390L/h时，随着氨水流量的增加，NOx 浓度基本保持稳定，此时脱硝效率约为78%，但氨逃逸量显著增加。

3.2锅炉负荷对脱硝效果的影响

电厂锅炉正常运行时根据要求会对锅炉负荷进行调整，不同锅炉负荷下炉膛温度、烟气NOx浓度变化较大，本项目对不同锅炉负荷下SNCR脱硝效果进行了实验验证，试验数据如下表4：

表4 不同锅炉负荷对脱硝效果的影响；

从表中可以看出，炉膛出口的温度随锅炉负荷的增加而增加，烟气中NOx浓度也随之增加，这种变化趋势复合NOx的形成规律。SNCR脱硝系统的脱硝效率随锅炉负荷的降低而降低，在锅炉低负荷状态下为保证出口NOx浓度达标需增大喷氨量，相应的氨逃逸量也有显著增加。

3.3喷枪前压力对脱硝效果的影响

为使喷入炉膛内的氨与烟气能够充分混合，需要保证喷枪的雾化效果，喷枪前压力是影响雾化效果的一个重要因素。本项目对不同喷枪前压力对脱硝效果的影响进行了实验验证，实验结果如下表：

表5 喷枪前压力对脱硝效果的影响；

从表中可以看出，喷枪前压力对脱硝效果有较大影响；脱硝效果随喷枪前压力的增大的增大，喷枪前压力为0.4MPa时，NOx浓度降至100mgN/m3以下，继续提高压力，NOx浓度基本不变。

4结论

旋风分离器入口处温度一般为850-950℃，应用SNCR技术可以获得65%以上的脱硝效率，经处理后烟气中NOx浓度可以降至100mg/Nm3以下，满足国家排放标准的相应要求。

锅炉负荷对SNCR脱硝效率具有一定影响，锅炉运行负荷较低时脱硝效率较差，锅炉负荷高于60%，经脱硝后的NOx浓度即可满足国家标准要求。

SNCR应用于循环流化床锅炉最大可以获得78%的脱硝效率，但此时氨逃逸量较高。

SNCR系统的正常运行时喷枪前压力为0.4MPa。

(5) 随着国家电力行业NOX 排放控制要求的日益严格和环保标准的提高, SNCR 技术由于其投资成本低，工程建设周期短，运行成本相对合理，环境效益高，对于循环流化床锅炉烟气NOx浓度的控制具有广泛的应用前景。

参考文献：

[1]罗朝晖，王恩禄 循环流化床锅炉选择性非催化还原技术及其脱硝系统的研究[J].动力工程，2008，28(3)：442-446

[2]孙克勤，钟 秦 火电厂烟气脱硝技术及工程应用[M]．北京：化学工业出版社．2006

[3]曾德醒 SNCR技术在循环流化床锅炉上的应用[J].科技与生活，2010,20:119

作者简介：曹振华（1982-），男，山东济南人，工学学士，从事烟气脱硫脱硝技术工作，