选择性非催化还原烟气脱硝技术在流化床锅炉上应用的探讨

李仁刚，雷达

(南京龙源环保公司，江苏南京 210012)

选择性非催化还原烟气脱硝技术在流化床锅炉上应用的探讨

李仁刚，雷达

(南京龙源环保公司，江苏南京 210012)

对选择性非催化还原(SNCR)烟气脱硝技术与选择性催化还原(SCR)烟气脱硝技术在流化床锅炉上应用的适应性进行了对比分析。分析结果显示，相对于SCR技术，SNCR技术更适于流化床锅炉，指出了SNCR技术在流化床锅炉上应用存在的问题，N2O难以去除。

脱硝;选择性非催化还原;流化床

0 引言

选择性非催化还原(SNCR)烟气脱硝技术是一种主流的商用烟气脱硝技术。相对于选择催化还原(SCR)技术，SNCR烟气脱硝技术具有投资省，占地少，工期短，便于维护等优点。但SNCR工艺的脱硝效率较低，对于大型电厂的煤粉锅炉，SNCR的脱硝效率通常为30%～60%。单独采用SNCR烟气脱硝技术很难满足排放标准中对煤粉炉NOx排放限值为100mg/m3的要求。

流行化床锅炉技术是一项近十几年来迅速发展的高效低污染清洁燃烧枝术，已在电站锅炉、工业锅炉和废弃物处理利用等领域得到广泛应用。流化床锅炉具有NOx排放浓度低，炉内结构适于SNCR技术等特点，流化床锅炉的SNCR系统脱硝效率可达50% ～70%［1］。基本可以满足标准中“一般地区的排放限值为200mg/m3，重点地区的排放限值为100mg/m3。”的环保要求［2］。

1 SNCR原理与工艺

SNCR技术是在不采用催化剂的情况下将NH3或尿素等还原剂喷入炉内800℃～1100℃的区域，让还原剂与NOx进行化学反应。NH3或尿素为还原剂时，SNCR化学反应方程式如下:

SNCR烟气脱硝技术工艺流程见图1。SNCR工艺首先将还原剂兑制成水溶液，而后利用喷枪将还原剂溶液喷入炉膛内温度合适的区域［3］，还原剂在炉内迅速分解，选择性地把烟气中NOx还原为N2和H2O，从而达到脱除NOx目的。

图1 SNCR烟气脱硝工艺流程示意

2 适应性分析

2.1 SNCR技术对于流化床锅炉的优势

相对于煤粉炉，SNCR技术在流化床锅炉上应用具有NOx初始排放浓度不高、反应时间长、还原剂与烟气混合效果好等优势。

(1)流化床锅炉的NOx初始排放浓度不高。流化床锅炉的炉内温度不高，通常为800～950℃。燃烧温度低使得热力型NOx与燃料型NOx大量减少。流化床锅炉的初始 NOx浓度一般为100～500mg/m3。虽然SNCR的脱硝效率不高，但流化床锅炉的初始排放浓度低使得单独采用SNCR技术满足环保法规中对最终排放的要求成为可能。

(2)流化床锅炉的运行方式及物理结构为SNCR反应提供了较长的反应时间。反应时间越长，则SNCR脱硝效率越高。流化床锅炉的炉内温度与SNCR反应温度相吻合，流化床锅炉的炉内温度为800～950℃，SNCR反应温度850～1100℃。相对于煤粉炉，流化床锅炉的炉膛内缺少高温区，具有SNCR反应温度的烟道更多，且烟气在烟道中流动，烟道的增多意味着反应时间的增长。另外，烟气在旋风筒分离器内的停留时间较长。SNCR还原剂的喷射点在旋风筒分离器前部，因此SNCR反应时间增加了。

(3)流化床锅炉内还原剂与烟气的混合效果好。SNCR技术应用于大型煤粉锅炉时，脱硝效率不高的一个重要原因是NOx与还原剂混合不均匀。加强还原剂与烟气的混合可让还原剂与NOx接触得更加充分，提高脱硝效率。流化床锅炉内混合效果好主要体现在两个方面:一是烟气在旋风筒分离器内大尺度的混合;二是流化床锅炉通常容量较小。在较小的锅炉上，还原剂的喷入可更好地被控制，易实现还原剂与烟气的混合。

上述(2)、(3)两条可使SNCR脱硝效率升高至50%～70%，结上所述，对于NOx初始排放浓度在330mg/m3以下的流化床锅炉，单独采用SNCR技术，可满足NOx排放浓度降至100mg/m3以下的环保要求;对于NOx初始排放浓度在660mg/m3以下的流化床锅炉，单独采用SNCR技术，可满足NOx排放浓度降至200mg/m3以下的环保要求。

2.2 SCR技术对于流化床锅炉的劣势

相对于煤粉炉，SCR技术在流化床锅炉上应用是有劣势的。流化床锅炉通常燃烧劣质燃料，如煤矸石、生物质、甚至固体废弃物等。烟气中不但灰分很大，而且成分复杂。这类烟气会给电站SCR系统的钒钛整体催化剂带来极大的负面影响，进而导致SCR系统的性能全面下降。流化床锅炉烟气对SCR系统催化剂的负面影响表现在以下两个方面［4］:一是高粉尘烟气加速催化剂的物理劣化。高粉尘烟气加大整体催化剂的磨损，同时使整体催化剂阻塞的概率上升;二是化学成分复杂的烟气加速催化剂的化学劣化。烟气中的碱金属、碱土金属、砷、硫氧化物都会使钒钛催化剂中毒［5］。

通过以上SNCR技术与SCR技术对于流化床锅炉的适应性对比可知，在流化床锅炉上采用SNCR技术是合适的，基本可以达到目前环保法规的要求。同时考虑到SNCR比SCR系统便宜许多，SNCR技术在流化床锅炉上的优势是明显的。

3 结语

流化床锅炉出口约有142～425mg/m3的N2O，N2O是“京都议定书”规定的6种温室气体之一，兼有温室效应与臭氧层破坏的作用。目前，无论SCR技术还是SNCR技术都无法对N2O的减排起作用，N2O的减排需用其他的专用方法。SNCR技术适于在流化床锅炉上应用。对于NOx初始排放浓度在330mg/m3以下的流化床锅炉，单独采用SNCR技术，可满足NOx排放浓度降至100mg/m3以下的环保要求;对于NOx初始排放浓度在660mg/m3以下的流化床锅炉，单独采用SNCR技术，可满足NOx排放浓度降至200mg/m3以下的环保要求。

［1］Lawrence Drbal.Power plant engineering［M］.Spinger，1996.

［2］GB 13223－2011，火电厂大气污染物排放标准［S］.

［3］卢志民.SNCR反应机理及混合特性研究［D］.杭州:浙江大学，2006.

［4］雷达.电站选择性催化还原烟气脱硝系统的数值模拟与试验研究［D］.南京:东南大学，2010.

［5］新井纪男.燃烧生成物的发生与抑制技术［M］.北京:科学出版社，2001.

Exploration on application of Selective Non－Catalytic Reduction denitrification technique in circulating fluidized bed boiler

The adaptability between Selective Non－Catalytic Reduction(SNCR)denitrification technique and Selective Catalytic Reduction(SCR)denitrification technique on circulating fluidized bed(CFB)boiler is analyzed.The results indicate that SNCR technique is more suitable for CFB boiler than SCR technique.Subsequently，the deficiency of SNCR technique applied in CFB boiler that N2O is hard to be eliminated is described.

denitrification;Selective Non－Catalytic Reduction;circulating fluidized bed

X701.7

B

1674－8069(2012)02－040－02

2011-12-20;

2011-03-17

李仁刚(1967-)，男，江苏张家港人，高级工程师，主要从事火电厂脱硫、脱硝及布袋除尘器的设计、咨询及研究工作。E－mail:rengangli@vip.163.com