选择性非催化还原法脱硝技术的应用

李英英，冯俊香

（山西晋丰煤化工有限责任公司，山西高平 048400）

选择性非催化还原法脱硝技术的应用

李英英，冯俊香

（山西晋丰煤化工有限责任公司，山西高平 048400）

介绍了选择性非催化还原法脱硝技术在煤化工公司的应用情况及工艺流程，给循环流化床锅炉脱硝工艺的选择提供借鉴实例。

脱硝；循环流化床；非催化；SNCR

随着新环保法对NOx排放量的收紧与排污指标的严控，企业废气排放中对NOx的管控越来越严，国家新的《火力厂大气污染物排放标准》（GB/3223—2013）要求氮氧化物排放标准低于200mg/Nm3。在此种形式下，企业不得不对自己的NOx排放采取措施来满足相关要求，对于锅炉产生的NOx，控制排放有两种途径：一种是在锅炉燃烧中控制燃料的燃烧，减少氮氧化物的生成；另一种是对烟气进行处理，消除烟气中的氮氧化物[1]。

1 烟气脱硝工艺简介

现今脱硝工艺形式各异，其中选择性非催化还原（SNCR）和选择性催化还原（SCR）脱硝技术在大型燃煤电厂获得商业应用。SCR技术成熟、脱硝率高、几乎无二次污染，是国内烟气脱硝的重点工艺。SNCR法是在SCR的基础上不使用催化剂，但是反应需要在高温的条件下才能起到脱硝的作用[2]。除此之外，还有液体吸收法、微生物吸收法、非选择性催化还原法、炽热炭还原法、催化分解法、液膜法、SNRB工艺脱硝技术、反馈式氧化吸收脱硝技术等，这些方法或已被淘汰，或处于实验室研究阶段，或效率不高，难以投入大规模工业应用。燃料进行脱销处理对于大型燃煤锅炉来说成本高，所以锅炉脱销通常是对烟气进行脱销，烟气脱销主要有选择性非催化还原技术SNCR和选择性催化还原技术SCR[3]。

SNCR技术是在870～1 200℃，将氮还原剂（一般是氨或尿素）喷入烟气中，将NOx还原，生成氮气和水。SCR由于使用了催化剂，在200～420℃条件下脱除NOx。两种方法都是利用氮还原剂对NOx还原的选择性，以有效地避免还原剂与富氧烟气中过量的氧气反应，因此称之为选择性还原方法。两种方法的化学反应原理相同，其差异在于其氨还原剂喷入的场合：SNCR是在高温的炉膛上部区域或对流烟道喷入，而SCR则将氨还原剂喷入布置在低温的催化反应塔内。我公司采用的锅炉为循环流化床锅炉，烟气中NOx含量相对比较少，尽管SCR脱硝技术脱出率比较高，但是它运行成本高、投资费用多，SNCR脱销系统投资小、运行成本低、设备占地面积小、经济性高，我公司在SNCR也满足的情况下，优先选择SNCR技术脱硝[4-5]。

2 SNCR脱硝技术的应用

2.1 还原剂的选择

我公司利用合成车间变压吸附装置洗氨塔后产生的浓度为15%～20%稀氨水作为还原剂，通过管道直接输送到脱销系统氨水储槽，既减轻了尿素工段回收氨的压力，又减少了运输和装卸成本，并且氨水储罐容量要求较小。

2.2 工艺流程

SNCR脱硝在实际运行中通常包括3个部分：氨水溶液输送系统及脱盐水溶液输送系统、计量分配模块和炉前喷射系统。

2.2.1 氨水溶液输送系统及脱盐水溶液输送系统

SNCR脱硝时，使用氨水输送泵将储罐中的氨水溶液抽出在静态混合器中和来自脱盐水罐的稀释水混合稀释后（建议10%～20%），再输送到炉前分配模块，进入喷枪，在压缩空气的作用下，雾化成液滴喷入炉内温度适合区域，与烟气进行混合，和其中的NOx发生氧化还原反应，生成氮气和水。氨水溶液输送泵和稀释水输送泵采用多级离心泵。

为了保证稀释水对SNCR系统管路没有腐蚀性并且减少结垢堵塞管路，作为稀释水应是具有软化水质量的纯水，满足下列规格：

pH值：6～9；

全硬度<3mmol/L；

钙硬度<2mmol/L（作为CaCO3），最好<0.2mmol/L；

全碱度<2mmol/L，最好<0.2mmol/L；

铁<0.5 mg/L；

导电度<250µs/cm；

没有明显的浑浊和悬浮固态物。

该水在SNCR系统停机时可作为SNCR系统管路清洗水。

2.2.2 计量分配模块

计量分配装置包括：电动调节阀、电磁流量计、压力传感器、转子流量计、压力表、手动球阀及接线箱等。

计量分配装置用于控制每个锅炉喷射区的氨水溶液流量，调节喷射区的压缩空气的喷射压力，每个锅炉的计量分配装置采用分区独立控制，每个子系统能独立运行或关闭。计量分配系统就近布置在喷射系统附近，每个锅炉采用独立的流量和压力控制系统，为复杂的应用情况提供所需的高水平的控制。通过对锅炉的实时工况（如烟气量、NOx及O2浓度等）进行分析，调整喷枪氨水溶液的流量（调节水路电动调节阀的开度），或者调节压缩空气的压力，以此来控制喷射系统，使喷射系统能满足锅炉实时工况的要求，喷射氨水溶液。

2.2.3 炉前喷射系统

喷枪由喷嘴、喷枪杆、保护套管及连接件等部分组成。

我公司喷枪选用双流体雾化方式，压缩空气作为雾化介质和冷却气，压缩空气气源到喷枪前的压力为0.4MPa。雾化介质的作用一是提高氨水溶液喷射速度、增加喷射动量，把氨水溶液雾化成一定比例的不同尺寸液滴，小液滴在喷入口炉壁附近的低温区就挥发反应，而大液滴则可以深入锅炉才析出反应；二是加强氨水溶液与烟气混合，充分混合有利于保证脱硝效果，提高氨水溶液利用率，减少尾部氨残余。

3 我公司应用SNCR的优势

SNCR选择性非催化还原法脱硝在我公司具有自身独特的优点。

3.1 自身条件

（1）我公司锅炉工艺为循环流化床工艺，烟气中NOx的含量不是很高，锅炉炉膛和分离器这一段的温度一般保持在900℃，适合SNCR脱硝反应的条件。

（2）我公司的SNCR是将氨水溶液通过雾化喷射系统直接喷入炉膛合适温度区域，氨水溶液雾化后，其中的氨基与烟气中NOX（NO、NO2等混合物）进行选择性非催化还原反应，将NOX转化成无污染的N2和H2O，从而达到降低NOX排放。

3.2 工艺优势

SNCR由于不涉及催化剂，系统相对简单，运行成本低，系统占地面积小，便于操作。

（1）系统简单 不需要改变现有锅炉的设备设施，对锅炉的正常运行影响较小。只需要在现有循环流化床锅炉的基础上增加氨储罐、氨喷射装置及其喷射口即可，系统的结构比较简单。

（2）系统投资小 相对于SCR，由于系统简单，运行中不需要昂贵的催化剂，我公司使用的液氨为管道直接输送的合成车间变压吸附装置洗氨塔后15%～20%稀氨水，具有原料优势。

（3）系统占地面积小 利用锅炉房周围空地，布置氨储罐、泵房及计量分配装置，不需要额外的占地预算。

（4）我公司应用SNCR脱硝系统，脱硝效率≥40%，氨逃逸量≤10×10-6，完全满足HJ 563—2010《火电厂烟气脱硝工程技术规范 选择性非催化还原法》规范要求。

4 结论

项目实施后，NOX的排放由350mg/m3（标）降低为180 mg/m3（标），低于行业标准要求的200mg/m3（标）。SNCR虽然投资小运行稳定，但是企业在选择脱硝工艺时要根据自身条件选择适合自己的工艺，对于循环流化床锅炉，NOx的浓度不是很高的情况下，可以优先考虑SNCR工艺脱硝。

[1]张强.燃煤电站SCR烟气脱硝技术及工程应用[M].北京：化学工业出版社.2007：1-5.

[2]段传和，夏怀祥.燃煤电站SCR烟气脱硝工程技术[M].北京：北京电力出版社，2009.

[3]王琦.浅谈SCR尿素热解法脱硝工艺[J].中国高新技术企业，2012（22）：52-54.

[4]周萍，宋正华.循环流化床锅炉烟气脱硝工艺[J].技术与工程应用，2013,（9）：36-40.

[5]路涛，贾双燕.关于烟气脱硝的SNCR工艺及其技术经济分析[J].现代电力，2004，（2）：17-21.

Selective Non-Catalytic Reduction Denitration in Boiler Applications

Li Ying-ying，Feng Jun-xiang

The selective non-catalytic reduction denitration technology Coal Chemical CoMPany in the application process and，to a circulating fluidized bed boiler denitrification process selection provide reference instance.

denitrification；circulating fluidized bed；non-catalytic；SNCR

X701

B

1003–6490（2016）04–0006–02

2016–04–05

李英英（1974—），女，山西高平人，助理工程师，主要从事技术管理工作。