SNCR烟气脱硝技术在循环流化床锅炉中的应用

王静静，杨吉贺

(枣庄矿业集团蒋庄美源热电厂，山东枣庄277519)

SNCR烟气脱硝技术在循环流化床锅炉中的应用

王静静，杨吉贺

(枣庄矿业集团蒋庄美源热电厂，山东枣庄277519)

详细介绍了选择性非催化还原(SNCR)烟气脱硝技术的原理、工艺流程及影响因素。简要分析了SNCR技术在循环流化床锅炉(CFB)中的应用优势，结合SNCR在美源热电厂的应用改造工程案例，验证了SNCR技术在CFB上的脱硝性能。

选择性非催化还原;工艺流程;CFB;脱硝

0 引言

随着环境污染给人类带来的问题越来越严重，人们的环境保护意识日益增强，国家针对环境保护的法规不断健全，对火力发电站NOx排放的控制越来越严格［1］。新的《火电厂大气污染排放标准》(GB 13223－2011)规定循环流化床(CFB)锅炉NOx排放浓度限值为200mg/m3。选择性非催化还原(SNCR)脱硝工艺以其成本低、设施简单、占地面积小的优势广泛应用于老电厂脱硝改造中，CFB锅炉炉膛尺寸较小、内部流场简单、烟气温度在850～1250℃之间，是SNCR理想工作的场所。应用SNCR脱硝工艺CFB锅炉烟气NOx排放浓度易于达到环保要求的200mg/m3的限制［2－3］。

1 SNCR工艺概述

1.1 脱硝技术原理

选择性非催化还原(Selective Non－Catalytic Reduction，简称SNCR)原理是:在无催化剂的作用下，将含氮的药剂(尿素、氨水、氨气等还原剂)喷入炉膛温度区域为850～1250℃的含的气体中，还原剂自身先迅速的热分解出NH3，并与烟气中的NOx进行选择性氧化还原反应，生成无害的N2和H2O的脱硝工艺。

1.2 脱硝工艺流程

选用氨水作为还原剂，整个SNCR脱硝系统的设计主要包含氨储罐模块、储罐加注模块、氨输送模块、软水输送模块、氨水软水稀释模块、氨喷射模块、控制单元模块等7个模块。

1.3 影响因素分析

(1)反应温度窗口。试验结果表明，SNCR还原NOx的反应对于温度条件非常敏感，温度窗口的选择是SNCR还原NOx效率高低的关键。一般认为理想的温度范围为850℃～1250℃，温度高，还原剂被氧化成NOx，烟气中的NOx含量不减少反而增加;在温度低的情况下，还原剂反应不充分，造成流失从而造成新的污染。由于炉内的温度分布受到煤种、负荷等多种因素的影响，温度窗口随着锅炉负荷的变化而变动。根据锅炉性能和运行经验，最佳的温度窗口一般出现在折焰角附近的屏式过，对于CFB型锅炉，可将还原剂的喷射器布置在炉膛与分离器之间的水平烟道上。

(2)合适的停留时间。还原剂必须与NOx在合适的温度区域内有足够的停留时间，这样才能保证烟气中的NOx的还原率。还原剂在最佳温度窗口的停留时间越长，则脱除NOx的效果越好。NH3的停留时间超过1s，则可以出现最佳脱除效率。尿素和氨水需要0.3～0.5s的停留时间以达到有效的脱除NOx效果。

(3)NH3/NO摩尔比。运行经验显示，NH3/NO摩尔比一般控制在1.0～2.0之间，超过2.5对NOx还原率已无大的影响。NH3/NO摩尔比过大，虽然有利于NOx还原率增大，但NH3逃逸加大又会造成新的问题，同时还增加了运行费用。

(4)还原剂与烟气的充分混合。这是保证充分反应的技术关键，是保证在适当的NH3/NO摩尔比得到较高的NOx还原率的基本条件之一。大量研究表明，烟气与还原剂快速而良好混合对于改善NOx的还原率是很必要的。

(5)其他因素。如氧含量也是影响SNCR还原反映的一个重要原因。无O2条件下，NOx还原效率很低;当O2浓度从2%增加到4%时，还原NOx的量不随其变化［4］;随着O2浓度进一步增加，脱硝效率反而下降。实际中为了提高脱硝效率，降低温度窗口，可投入H2、CO、CH4等添加剂［5］。

2 工程应用实例

2.1 CFB应用SNCR技术的优势

循环硫化床锅炉是一种具有低氮燃烧效率的锅炉，NOx排放浓度低。CFB自旋风分离器入口到锅炉高温过热器入间，烟气温度基本不变，一直处于SNCR最佳反应温度窗口，而烟气在该段行程内的停留时间在2s以上，SNCR的脱硝效率较高。

2.2 SNCR技术在CFB上的应用实例

美源热电厂现有2×75t/h循环流化床锅炉，进行脱硝改造之前，NOx排放浓度约为500mg/m3，改造后NOx排放浓度低于200mg/m3。本项目选用SNCR技术使用氨水为还原剂，将其在温度区域为850～1250℃的条件下喷入含NOx的气体中，发生还原反应，脱除NOx，生成氮气和水。

2.3 关键技术说明

2.3.1 炉前喷射系统

常规喷枪布置的位置一般布置在旋风分离器的入口，在此处温度为850～1250℃左右，由于我厂是煤泥掺烧，煤泥从锅炉上部喷入，一般要到旋风筒内进行燃烧，故锅炉出口温度偏高，NOx初始值偏高。经过CFD模拟，决定在每只旋风筒出口在布置3只喷枪，与旋风筒入口处的喷枪组成两路氨水管道，设置两个电动球阀进行切换。运行时，如果掺烧煤泥可只投运喷射旋风筒出口的喷枪或者两路喷枪全部投运，如果不掺烧煤泥可投运旋风筒入口的喷枪。

2.3.2 自动控制系统

本控制系统采用脱硝装置的就地控制和程序控制相结合。软硬件采用面向对象的模块化设计，共分三层:一层是现场温度、液位、流量等传感器及阀门执行机器;二层是现场设备层;三层是人机交互界面。DCS系统主要功能根据现场数据采集的模拟量、数字量信号顺序控制、显示、报警，实现脱硝系统的安全高效运行。

2.3.3 氨逃逸率控制

非SNCR反应区的氨逃逸的增加会造成氨氧化生成NOx，导致最终的排烟NOx上升，脱硝效率下降。本工程采用以下措施控制氨逃逸率:

(1)在喷氨的位置上选择在旋风分离器的入口，可获得最长的氨停留时间和最好的混合效果。

(2)氨水输送系统采用单元制的在线混合系统，DCS根据每个机组的负荷和入口NOx浓度可以在线调节喷氨量和喷氨浓度，保证最少的氨逃逸。

(3)氨水供给系统采用变频计量泵，可以连续、准确地调整氨水供给量。

3 结语

SNCR烟气脱硝技术在循环流化床锅炉上的应用可以获得65%以上的脱硝效率，烟气中NOx排放浓度满足国家对电力行业NOx排放标准的要求。SNCR技术以其还原剂多样易得、无二次污染、系统简单施工时间短等的优势，在循环流化床锅炉上具有广泛的应用前景。

［1］孙锦余.某电厂125MW机组选择性非催化还原脱硝试验探讨［J］.广东电力，2009，22(2):45－48.

［2］马瑞，徐有.SNCR法脱硝在循环流化床锅炉中的应用［J］.沈阳工程学院学报，2013，9(1):47－49.

［3］王岳军，刘学炎.SNCR脱硝技术在循环流化床中的应用［J］.环境工程，2013，31(1):59－62.

［4］张彦文，蔡宁生，李振山.加CH4促进SNCR过程的计算与机理分析［J］.热力发电，2005，(12):9－19.

［5］曾德醒.SNCR脱硝技术在循环流化床锅炉中的应用［J］.科技与生活，2010，(20):119.

Application of SNCR flue gas denitrification technology on a Circulating Fluidized Bed boiler

It describes the denitrificaation principles，process and influencing factors of Selective Non－Catalytic Reduction(SNCR)technology.Combined SNCR application case in the transformation of US－source thermal power plant，the advantage of SNCR technology applied on the Circulating Fluidized Bed boiler is analyzed briefly.It verifyed the performance of SNCR technology on the CFB boiler.

Selective Non－Catalytic Reduction;CFB;denitration

X701.7

B

1674－8069(2015)01－041－02

2014-09-21

2014-11-24

王静静(1986-)，女，山东滕州市人，从事热电厂电气运行工作。E－mail:tz_zc2011@163.com