近年來，SNCR脫硝技術(shù)在循環(huán)流化床鍋爐上的應(yīng)用問題得到了業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注，研究其相關(guān)課題有著重要意義。本文首先介紹了SNCR脫硝工藝原理及特點(diǎn)，分析了循環(huán)流化床鍋爐選擇SNCR脫硝技術(shù)的可行性。在探討影響脫硝效果主要因素的基礎(chǔ)上，結(jié)合相關(guān)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，分別從多個(gè)角度與方面就SNCR脫硝技術(shù)在循環(huán)流化床鍋爐上的應(yīng)用展開了研究，闡述了個(gè)人對(duì)此的幾點(diǎn)看法與認(rèn)識(shí)，望有助于相關(guān)工作的實(shí)踐。

1前言

作為循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的一項(xiàng)重要方面，SNCR脫硝技術(shù)的應(yīng)用占據(jù)著極為關(guān)鍵的地位。該項(xiàng)課題的研究，將會(huì)更好地提升對(duì)SNCR脫硝技術(shù)的分析與掌控力度，從而通過合理化的措施與途徑，進(jìn)一步優(yōu)化其在實(shí)際應(yīng)用中的最終整體效果。

2SNCR脫硝工藝原理及特點(diǎn)

2.1SNCR脫硝工藝原理

SNCR脫硝技術(shù)是指在沒有催化劑的作用下，向溫度區(qū)域?yàn)?50～1100℃的爐膛中噴入氨基還原劑，還原劑迅速熱解成NH3與煙氣中NOx反應(yīng)生成N2，爐膛中會(huì)有一定量氧氣存在，噴入的還原劑會(huì)選擇性地與NOx反應(yīng)，而不被O2所氧化。還原劑一般采用氨、氨水或尿素。

2.2SNCR脫硝技術(shù)特點(diǎn)

SNCR脫硝工藝技術(shù)系統(tǒng)簡(jiǎn)單、占地面積少、技術(shù)成熟、一次性投資少、運(yùn)行費(fèi)用低、操作方便、還原劑選擇范圍較廣、不需要任何催化劑、無(wú)SO2/SO3轉(zhuǎn)化率問題、不增加煙氣阻力、無(wú)二次污染、施工周期短、脫硝設(shè)備故障或檢修時(shí)，鍋爐和發(fā)電機(jī)組完全可以正常運(yùn)行，對(duì)鍋爐機(jī)組的運(yùn)行影響甚小，適用于電廠老機(jī)組改造，是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的脫硝技術(shù)。

3循環(huán)流化床鍋爐選擇SNCR脫硝技術(shù)的可行性

隨著環(huán)保要求的不斷提高循環(huán)流化床鍋爐采用SNCR技術(shù)基本可以滿足當(dāng)今嚴(yán)格的NOx排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，SNCR技術(shù)最大NOx脫除率可達(dá)70%-80%。從滿足環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)及投資角度考慮，SNCR作為一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的脫硝技術(shù)得到了廣泛的推廣和應(yīng)用。

循環(huán)流化床鍋爐具有一個(gè)非常有效的還原劑噴入點(diǎn)和混合反應(yīng)器-旋風(fēng)分離器。分離器內(nèi)的煙氣擾動(dòng)強(qiáng)烈，十分利于實(shí)現(xiàn)噴入的還原劑和煙氣之間迅速而均勻地混合，分離器內(nèi)氣體流動(dòng)路徑較長(zhǎng)，還原劑在反應(yīng)區(qū)獲得較長(zhǎng)停留時(shí)間;SNCR反應(yīng)溫度窗口和爐膛煙氣出口溫度的范圍比較吻合，不會(huì)出現(xiàn)NH3氧化反應(yīng)問題。這些優(yōu)點(diǎn)使循環(huán)流化床鍋爐的SNCR系統(tǒng)可以取得50%-80%的實(shí)際脫硝效率，根據(jù)燃料不同，循環(huán)流化床鍋爐采用SNCR技術(shù)，一般NOX排放控制在30-150ppm。

4影響脫硝效果的主要因素

4.1溫度窗口的影響

在SNCR工藝中，最主要的是爐膛上噴入點(diǎn)的選取，即窗口溫度的選擇。對(duì)于尿素來說理想的溫度范圍是800-1150℃，溫度高，還原劑被氧化成NOx，煙氣中的NOx含量不減少反而增加;溫度低，反應(yīng)不充分，造成還原劑流失，對(duì)下游設(shè)備產(chǎn)生不利的影響甚至造成新的污染。

根據(jù)循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)狀況和煙道內(nèi)溫度場(chǎng)、煙氣流場(chǎng)情況，采用CFD以及CKM模擬相結(jié)合技術(shù)。

4.2停留時(shí)間

任何反應(yīng)都需要時(shí)間，所以還原劑必須和NOx在合適的溫度區(qū)域內(nèi)有足夠停留時(shí)間，這樣才能保證煙氣中的NOx還原率。停留時(shí)間指的是反應(yīng)物在爐膛上部對(duì)流區(qū)內(nèi)的存在時(shí)間，SNCR的所有步驟必須在這里完成。這些步驟包括：注入的尿素和煙氣的混合、水分的蒸發(fā)、尿素分解成氨、NH3分解成NH2和一些自由基、NOx的還原反應(yīng)。加大停留時(shí)間有利于質(zhì)量的輸運(yùn)和化學(xué)反應(yīng)，從而提高了反應(yīng)率。

4.3NH3/NOx摩爾比的影響

摩爾比的確定是由想得到的還原效率決定的。根據(jù)基本的化學(xué)反應(yīng)方程式，還原2mol的NOx需要1mol的尿素或者2mol的氨。在實(shí)際中，需要注入比理論更多的還原劑以達(dá)到所需要的還原水平。

因?yàn)榘钡牡南纳婕暗竭\(yùn)行的費(fèi)用問題，所以所選用的摩爾比一般為臨界值，NH3/NOx摩爾比一般控制在1.0～2.0之間，最大不要超過2.5。

4.4煙氣與還原劑的混合情況

兩者的充分混合是保證充分反應(yīng)的又一個(gè)技術(shù)關(guān)鍵，是保證在適當(dāng)?shù)腘H3/NOx摩爾比下得到較高的NOx還原率的重要環(huán)節(jié)。為了使還原反應(yīng)充分進(jìn)行反應(yīng)，在尿素混合液噴入后需要立即擴(kuò)散并與煙氣混合，混合的實(shí)現(xiàn)是通過噴射系統(tǒng)，西安熱工研究院自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)設(shè)計(jì)的噴槍能夠霧化還原劑成合適的液滴尺寸和分布。

5SNCR脫硝技術(shù)在循環(huán)流化床鍋爐上的應(yīng)用探討

在循環(huán)流化床鍋爐中可以使用三種SNCR脫硝系統(tǒng)：無(wú)水氨系統(tǒng)，尿素系統(tǒng)和水溶氨系統(tǒng)。每個(gè)系統(tǒng)都需要儲(chǔ)存、運(yùn)輸、噴射和吹掃設(shè)備。

5.1純氨系統(tǒng)。純氨系統(tǒng)含有一個(gè)儲(chǔ)氨罐，用于存儲(chǔ)液氨，氨罐槽車將液氨運(yùn)送至工廠內(nèi)，通過遠(yuǎn)程操作的卸載管線進(jìn)行遠(yuǎn)程操作來卸氨，氨罐和氨蒸發(fā)器構(gòu)成一個(gè)循環(huán)回路，通過加熱液氨使其蒸發(fā)后回到氨儲(chǔ)罐，維持其上部氨蒸汽的量。

氨蒸汽被從儲(chǔ)罐頂部抽出，經(jīng)過調(diào)壓后送往鍋爐脫硝。為了保證噴入的氨氣有足夠的穿透力，需要使用特殊的氨氣噴槍，確保足夠的氨氣動(dòng)量。根據(jù)布置在煙囪處的連續(xù)檢測(cè)裝置所測(cè)得量的排放數(shù)據(jù)來控制從氨儲(chǔ)罐抽出的氨蒸汽量。

在氨蒸氣被噴入分離器之前用空氣將其稀釋為濃度小于15%的混合物(一般為10%)。空氣和氨氣的混合在氨稀釋罐內(nèi)完成，氨和空氣的流量都是由流量計(jì)測(cè)量監(jiān)視，通過適合的控制閥來實(shí)現(xiàn)精確控制。純氨系統(tǒng)脫硝效率最高，氨逃逸量最低，由于存在爆炸危險(xiǎn)，純氨系統(tǒng)的安全性最差，純氨系統(tǒng)投資要高于氨水系統(tǒng)。

5.2尿素系統(tǒng)。尿素運(yùn)輸、儲(chǔ)存、輸送都無(wú)需特別的安全防護(hù)措施，只需用普通的聚丙烯編織袋內(nèi)襯塑料薄膜包裝運(yùn)輸即可。如果尿素為溶液，為了防止尿素固態(tài)結(jié)晶的析出，則存儲(chǔ)罐需要電加熱使50%濃度的尿素溶液需要保持在16℃以上，可以設(shè)計(jì)一個(gè)循環(huán)回路，保證儲(chǔ)存罐內(nèi)尿素和水的良好混合，防止出現(xiàn)斷流情況發(fā)生，在噴入分離器或爐膛之前應(yīng)摻水稀釋使尿素系統(tǒng)中溶液達(dá)到脫硝反映所需要的濃度。

各噴射組設(shè)有多個(gè)噴射器，每個(gè)噴射組設(shè)有流量調(diào)節(jié)閥門和流量計(jì)量設(shè)備，用以計(jì)量和控制本組噴入爐膛的尿素流量。如果尿素為固體，則需要一個(gè)尿素溶液制備系統(tǒng)，將固體尿素和除鹽水在溶解罐內(nèi)混合，為了保證尿素溶液供應(yīng)的連續(xù)性，通常配備2個(gè)溶解罐，尿素在第一個(gè)罐內(nèi)溶解后，注入第二個(gè)罐進(jìn)行中間儲(chǔ)存和緩沖，最后通過水泵抽出后送往鍋爐煙道。

尿素系統(tǒng)的氨逃逸量最高，但是其脫硝效率較低，尿素系統(tǒng)的安全性最高，因此在安全性要求高的場(chǎng)合可優(yōu)先考慮采用噴射尿素的脫硝系統(tǒng)。

5.3水溶氨系統(tǒng)。噴射氨水的SNCR脫硝系統(tǒng)由氨水卸載、存儲(chǔ)、計(jì)量、分配以及氨水泵等構(gòu)成。將水溶氨儲(chǔ)存在儲(chǔ)罐中并保持常溫常壓，用泵將其從儲(chǔ)罐送到噴嘴處噴入循環(huán)流化床分離器內(nèi)即可使用，在噴嘴處用壓縮空氣來霧化水溶氨，用控制閥組來調(diào)節(jié)噴嘴的流量，當(dāng)不需要噴水溶氨時(shí)用空氣對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行吹掃。氨水溶液運(yùn)輸和處理方便，不需要額外的加熱設(shè)備或蒸發(fā)設(shè)備，工程造價(jià)低廉。

6結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，加強(qiáng)對(duì)SNCR脫硝技術(shù)在循環(huán)流化床鍋爐上應(yīng)用的研究分析，對(duì)于其良好實(shí)踐效果的取得有著十分重要的意義，因此在今后的SNCR脫硝技術(shù)應(yīng)用過程中，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)其關(guān)鍵環(huán)節(jié)與重點(diǎn)要素的重視程度，并注重其具體實(shí)施措施與方法的科學(xué)性。