SNCR脱硝技术实施方案

赵雨

一、项目概况

电厂隶属于平顶山煤业集团，是以煤泥、洗中煤、煤矸石等劣质煤为燃料的综合利用电厂。一期工程为55MW凝汽式汽轮机组，配套230t/h煤粉炉，于1996年投产运行。因装机容量过小，2005年被河南省政府列入河南省小机组关停名单，现已停运。二期工程60MW机组，配套300t/h循环流化床锅炉，于2003年7月开工建设，2006年3月底建设完工投入试生产，年供电量约4.0亿千瓦时，同时坑口电厂作为新城区居民供暖、十一矿等矿区供热热源单位。本脱硝方案仅针对二期工程60MW机组配套的300t/h循环流化床锅炉。

二、设计原则

1.NOx排放浓度和排放量必须满足国家和当地政府的环保要求；2.脱硝工艺要适用于工程已确定的煤种条件，并考虑燃煤来源的變化可能性；3.脱硝工艺要做到技术成熟、设备运行可靠；4.根据工程的实际情况尽量减少脱硝装置的建设投资、运行费用；5.脱硝装置应布置合理；6.还原剂要有稳定可靠的来源；7.还原剂、水和能源等消耗少，尽量减少运行费用；8.脱硝装置检修和维护费用小。

三、工艺比选

坑口电厂2#锅炉为循环流化床锅炉，由于采用分级送风燃烧，对热力型NOx的生成起到了很好的抑制作用，故与煤粉炉相比，循环流化床锅炉本身具备了低氮燃烧技术。本方案考虑采用SNCR方法进行炉内脱硝，比选原因如下：

1.循环流化床锅炉烟气含尘量高，易造成催化剂堵塞，2.2#锅炉的炉内脱硫生成的CaO也会毒化催化剂，因此不适宜选用SCR方法，3.循环流化床炉膛温度刚好符合SNCR反应所需温度，4.SNCR 对其他系统的维护运行（如空气预热器和集尘器） ，都不产生干扰及增加阻力，5.现场空间位置不足以布置SCR反应器，6.SCR造价约为SNCR造价的3～5倍，丧失了CFB锅炉的固有优势。

存在问题：2#炉负荷变化大，锅炉符合波动影响炉内温度波动，对脱硝反应稳定性不利。

解决方案：在炉膛内不同高度处安装喷射器，以保证在适当的温度喷入反应剂。

四、SNCR工艺设计关键

本方案SNCR设计原始参数：烟气流量4.5×105m3/h，烟气NOx浓度含量350mg/m3，炉膛烟温850-900℃，煤质分析：见前述。

（一）还原剂的选择

根据前述对三种还原剂的比较，综合考察，国内SNCR多采用尿素为还原剂，集团内部多家化工厂生产尿素，来源广泛，便于集团内部协同发展。

（二）还原剂喷入位置优化

1.分离器入口烟温在800～900℃之间，恰好处于SNCR 反应的最佳温度范围；避免出现NH3氧化反应问题。2.分离器内气体流动路径较长，还原剂在反应区获得较长时间的停留，烟气在旋风分离器内的停留时间为1.5～2.5s，根据试验和工程实际可知，较长的停留时间有助于脱硝反应的充分进行。3.分离器内烟气旋流强烈，有助于尿素溶液的快速扩散。4.循环灰中的部分成分对SNCR 反应具有一定的催化作用。

因此本SNCR 系统设计的基本思路是：向CFB 锅炉旋风分离器的合适位置，喷入合适用量的还原剂溶液，以实现较高的脱硝效率及较低的氨泄漏量。

（三）还原剂用量

根据河南省环境监测总站所做验收监测数据及平顶山市环境监测中心站所做监督性监测数据，NOx排放量按最大量核算

最大烟气量：4.5×105m3/h，氮氧化物浓度：350mg/m3，氮氧化物排放量为：4.5×105m3/h×350mg/m3=157.5kg/h。

设计脱硫效率50%，氨氮比1.3，尿素溶液质量浓度取50%，根据总反应方程式：2CO（NH2）2+4NO+O2=4N2+2CO2+4H2O

（四）喷嘴参数设计

2#锅炉两台旋风分离器，则每台旋风分离器尿素质量流量为66.78 kg/h，根据相关设计标准，喷嘴数在3-4 个为宜，且应保证每个喷嘴流量不小于20kg/h。，由此设计出每台旋风分离器喷嘴3个，流量为22.26 kg/h.

（五）氨氮摩尔比及氨逃逸量核算

根据相关研究文献报道，SNCR系统氨氮摩尔比多在1-1.5之间，NH3/NO摩尔比过大，虽然有利于NOx还原率增大，但氨逃逸加大又会造成新的问题，同时还增加了运行费用。随着氨水喷入量的增加，氨水与烟气的混合情况有所好转，因此在高NH3/NO摩尔比值情况下取得了好的效果。在实际应用中考虑到NH3的泄漏问题，应选尽可能小的NH3/NO摩尔比值，同时为了保证NO还原率，要求必须采取措施强化氨水与烟气的混合过程。为保证脱硝效率，本设计取NSR为1.3，依据此NSR值，核算系统氨逃逸量，如果不符合要求，需重新修订NSR值。

（六）SNCR系统工程组成

1.尿素贮存、溶解系统。系统所需尿素由集团化工厂提供，采用汽车运输至厂区，进入固体尿素储存仓作为临时储存和缓冲，尿素筒仓设置成锥形低立式碳钢罐，设置热风流化装置和振动下料装置，防止固体尿素吸潮、架桥及结块堵塞。尿素筒仓贮存量按3天用量考虑，设计贮存量5吨，仓体体积4m3。设计一座尿素溶解罐，尿素由筒仓自动振动下料至溶解罐内配置成质量浓度为50%的尿素溶液，溶解罐采用不锈钢制造，内设搅拌装置，设自动计量装置控制进入溶液水量。

2.尿素溶液贮存系统。溶液罐内的尿素溶液经由尿素溶液给料泵进入尿素溶液储罐，按照规范要求，本科研设计2座尿素溶液储罐，总体积按照尿素溶液5天用量考虑（16吨），储罐体积按16m3考虑，每个储罐8m3设计，储罐采用玻璃钢或不低于304的不锈钢制造，设有通风孔、液位表、温度表口和排放口。由于尿素溶液是吸热过程，50%的尿素溶液结晶温度是16.7℃，因此尿素储罐需配置伴热装置，防止尿素溶解后再结晶。

3.在线稀释系统。为保证尿素溶液雾滴在分解炉内的覆盖范围及运行的稳定性，需要将尿素溶液稀释后才能喷入炉中（稀释成10%浓度）。系统配置有稀释水罐和水泵，罐内去盐水通过水泵加压后输送到静态混合器，尿素溶液与稀释水在混合器内均匀混合成10%左右的尿素溶液。在混合器后设有流量计，计量喷入的尿素溶液量。系统配置两台水泵，一用一备。

4.喷射系统。由混合器来的稀尿素溶液通过调节阀组，分别进入两台旋风分离器，准确地将定量的尿素溶液分配给各个喷嘴。喷嘴采用双流体喷嘴，尿素溶液在压缩空气的作用下，被雾化成极小的雾滴。雾滴被喷入分解炉内，在炉内蒸发、分解成NH3，高温下NH3与烟气中NOx反应，生成N2与水，从而脱除烟气中的NOx。

喷射系统根据分离器出口的NOx浓度来控制喷尿素量，将烟气在线监测仪的检测数据输送到PLC中，PLC根据NOx浓度调整喷入的尿素溶液量，使NO排放浓度达到环保要求。

五、项目实施意义

类比国内外同类工程投资，本项目投资估算为600万，待河南省脱硝电价出台后，可享受0.08元/kwh的脱硝电价，此一项年可收益320万元，两年脱硝电价即可抵回投资成本，经济效益显著。本项目实施后年可减少氮氧化物排放680.4吨，具有良好的环境效益。减少氮氧化物排污费支出43万元。endprint