SNCR煙氣脫硝技術(shù)在流化床鍋爐實(shí)際應用討論

近來(lái)國家環(huán)保要求越來(lái)越嚴格，據新版((火電廠(chǎng)大氣污染物排放標準》(GBl3223-2011)要求，2003年12月31日前建成投產(chǎn)或通過(guò)建設項目環(huán)境影響報告書(shū)審批的火電廠(chǎng)鍋爐自2014年7月1日起執行200mg／Nm3的NOx排放限值；2003年12 月31日后建成投產(chǎn)或通過(guò)建設項目環(huán)境影響報告書(shū)審批及重點(diǎn)區域的火電廠(chǎng)鍋爐自2014年7月1日起執行lOOmg／Nm³的 NOx排放限值。
1 SNCR脫硝原理 氨為還原劑時(shí)：
4NH3+6NO--5N2+6H20
目前的趨勢是采用尿素代替NH3，作為還原劑，使得操作系統更加安全可靠，而不必擔心因NH3的泄漏而造成新的污染。尿素作還原劑時(shí)：
(NH2)2CO-2NH2+2C0
NH2+2NO-N2+H20
CO+NO-N2+C02
2 SNCR脫硝裝置簡(jiǎn)介
2.1 SNCR裝置工藝流程
通過(guò)卸氨泵將10％的氨水溶液輸送至氨水儲罐，氨水溶液通過(guò)氨水輸送泵轉移至氨水溶液計量模塊柜，同時(shí)通過(guò)氨水回流管路上的背壓閥調節壓力，恒定壓力。再通過(guò)計量模塊中流量計與調節閥控制流量，按實(shí)際需要進(jìn)入左右側的氨水分配模塊。每個(gè)氨水分配模塊柜再將18％氨水溶液進(jìn)一步分配成4路進(jìn)入噴槍。同時(shí)每只氨水分配模塊柜同時(shí)將壓縮空氣分成4 路，分別接入4支噴槍用于霧化氨水溶液。噴槍的密封盒設有冷卻風(fēng)保護，冷卻風(fēng)來(lái)自鍋爐鼓風(fēng)機出口的冷風(fēng)道。
2．2工藝設備
系統主要包括還原劑溶液制備存儲系統、氨水溶液噴射系統、自控系統等。
2．2．1氨水儲存及供應系統
氨水儲存系統按一臺氨水儲罐設計，氨水由氨水輸送泵送給計量和分配裝置，配置用于遠程控制和監測循環(huán)系統壓力、流量等儀表。
2．2．2氨水溶液噴射系統
該系統布置在爐區，用來(lái)將計量后的氨水按要求分配輸送至噴射器，通過(guò)噴射器注入鍋爐內部適當位置。該系統主要由以下部件／裝置組成：
(1)計量裝置，由流量計、調節閥形成控制回路，調控氨水噴射量及鍋爐NOx濃度。
(2)分配裝置，由分支的流量計、調節閥、壓縮空氣控制閥等組件構成。
(3)還原劑噴射器，是噴射氨水裝置。
(4)煙氣分析儀，主要作用為自動(dòng)控制系統提供分析數據。
(5)自動(dòng)控制系統
通過(guò)前饋控制參數(鍋爐負荷、溫度)和反饋控制參數(出口NOx濃度、氨逃逸量)來(lái)進(jìn)行連續不斷的調整。在保持NOx 排放濃度(或脫硝效率)及NH3逃逸率小于設定值的條件下，根據前饋控制參數確定不同負荷時(shí)還原劑的噴射量，再以反饋控制參數來(lái)調整還原劑的噴射量。當鍋爐負荷、原始煙氣中NOx濃度低于設定值等情況下，停止投加還原劑。
3 SNCR系統工藝特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)
SNCR脫硝技術(shù)受其自身工藝特點(diǎn)局限性較大，首先此項技術(shù)不能脫除高濃度的NOx，其次在鍋爐中反應需要合適的溫度范圍及充足的反應時(shí)間，以下就SNCR脫硝技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析。
3．1溫度對SNCR脫硝工藝的影響
溫度對SNCR的還原反應的影響最大。此項技術(shù)最合適的溫度范圍是850—950℃。當溫度高于950℃時(shí)，NOx的脫除率逐步的低，同時(shí)氨氣開(kāi)始進(jìn)行熱分解，而溫度進(jìn)一步的升高后，NH3的氧化反應開(kāi)始起主導作用：
4NH3+5N0x--4NO+6H20
從而，NH3的作用成為氧化并生成NO，而不是還原NO為N2。溫度低于900℃，反應不完全，開(kāi)始出現氨逃逸，而溫度進(jìn)一步低于850℃，反應不完全，氨逃逸量大大增加，NOx去除率降低。通過(guò)各種資料反應，氨氣在溫度窗口停留0.3s-0.4S的時(shí)間以達到有效的脫除NOx的效果。這方面流化床鍋爐非常適合，流化床鍋爐最佳的溫度窗口通常出現在旋風(fēng)分離器入口所在的區域。首先此區域溫度在850-950℃溫度反應窗口內，其次煙氣溫度在旋風(fēng)分離器中降低幅度很小，依然在反應溫度區間，這樣NH3在鍋爐停留的時(shí)間超過(guò)1S，可以出現最佳NOx脫除率，另外氨氣在旋風(fēng)分離器中可以充分與煙氣混合?？傊?，SNCR還原NO的過(guò)程是上述兩類(lèi)反應相互爭、共同作用的結果。煤粉爐由于爐膛溫度高，反應區間小等不利因素造成不能很好的利用此項技術(shù)，而流化床鍋爐就可以避免此項缺點(diǎn)，合理的設計及運行保證此項技術(shù)在流化床鍋爐非常良好的運行。
3．2脫除效率影響及氨逃逸對鍋爐的影響
在調試階段，各氨水噴射器的流量閥門(mén)開(kāi)度均被設定好，在投運期間不再變動(dòng)，而只調節各層的氨水溶液總流量。當實(shí)際運行工況與調試工況存在差異時(shí)，這種相對固定的噴氨量會(huì )導致氨水大大富裕。而且為了達到合格的NOx脫除效率，氨水的用量必須比涉及用量的要多。在溫度較高時(shí)，氨氣會(huì )自動(dòng)分解為氮氣和水，而在溫度為200℃-290℃的范圍內，煙氣中的氨與SO3和H2O產(chǎn)生反應。
而反應生成硫酸氫銨(NH4HSO4)硫酸氫銨會(huì )與煙氣中的飛灰顆粒相結合，附著(zhù)在金屬表面，因此受熱面會(huì )形成融鹽狀的積灰，造成省煤器、空預器堵塞、腐蝕及傳熱效率降低等。硫酸氫銨生成的反應速率主要與溫度、煙氣中NH3、SO3及H20濃度有關(guān)，對于實(shí)際鍋爐，煙氣中SO3及H20濃度不受人為的控制，所以必須對煙氣中未反應的NH3的濃度加以嚴格控制。
3．3噴孔壁腐蝕
氨水是一種腐蝕性的液體，如果混合或霧化不均勻，則會(huì )出現液滴腐蝕現象。通過(guò)各種方案的對比，采取的方案也多種多樣。如改變噴射器結構；改變噴射器與爐壁的夾角；噴孔下部加護板；噴孔加套管；定期進(jìn)行霧化試驗。
3．4噴射器堵塞或霧化不良
在實(shí)際運行中，由于管道內雜物及氨水中雜質(zhì)的影響，不可避免的造成噴槍的堵塞，在脫硝效率達到要求是不容易發(fā)現，造成了噴射器堵塞或霧化不良。這樣進(jìn)一步造成鍋爐受熱面的腐蝕。
3．5 SNCR的優(yōu)點(diǎn)：
(1)不使用催化劑，運行成本低。
(2)SNCR脫硝系統不使用大的壓縮機系統，消除了無(wú)水氨的貯藏，不需要很大的場(chǎng)地。
(3)SNCR建設周期短，基建投資少。
(4)由其反應機理，比較適合于現有機組中小型電廠(chǎng)改造項目。
(5)此法的脫硝效率約為40％-70％，還可以作為低NOx燃燒技術(shù)的補充處理手段。
(6)SNCR技術(shù)是已投入商業(yè)運行的比較成熟的煙氣脫硝技術(shù)。
(7)現代更有效的霧化控制模式、更精確的NOx測量技術(shù)可更好地控制脫硝劑的噴入劑量和混合程度，使其可獲得更高更穩定的脫硝效率。
4 總結
通過(guò)上述SNCR裝置工藝的分析，在流化床鍋爐具有合適的溫度反應窗口，較長(cháng)的反應時(shí)間保證了反應效率，只要得當的操作行，SNCR裝置可以長(cháng)周期穩定運行。這為我們已建需改造的小型鍋爐提供了很好的技術(shù)參考。在公司資金、場(chǎng)地等條件的限制下，考慮SNCR脫銷(xiāo)技術(shù)是很好的選擇。