SNCR脱硝控制系统设计探析

摘 要： SNCR脱硝技术能够有效降低烟气中的氮氧化物含量。文章系统分析了SNCR脱硝控制系统的基本实现和运行原理，并重点阐述了SNCR脱硝控制系统的设计要点，以期为提高SNCR脱硝控制系统的性能提供技术支撑。

关键词： SNCR脱硝控制系统;设计;喷射器;还原剂分配系统

一、 引言

SNCR系统是一种“选择性非催化还原脱氮”工艺系统，可有效降低烟气中的氮氧化物含量。通过向焚烧炉内800℃到1000℃之间的烟气区域，喷射一定浓度的尿素溶液，在高温下尿素与氮氧化物反应生成N2、H2O等无害物质，从而减少氮氧化物的排放量。对于选择性非催化还原法，SNCR是在高温焚烧炉或烟道内喷射还原剂，有选择地与氮氧化物进行反应生成氮气与水的方法。一般情况在低温条件下不反应，脱氮率高的温度范围是850℃～1050℃。对于催化剂的喷射，如果过量喷射，由于选择反应率低，使得还原剂氨气直接进入烟囱，则产生紫烟。所以SNCR控制系统必须有效控制喷射当量，根据喷射量得出相应的脱氮率。

二、 项目概况

氮氧化物（NOx）指的是在进行燃烧过程中受到氮的氧化作用所生成的气体。NOx气体排放的主要来源为火电厂、垃圾焚烧厂以及水泥厂等，如何做好这些行业的NOx的排放限制成为氮氧化物减排关注的重点。其中，SNCR脱硝技术能够有效降低废气中氮氧化物的含量。在四川峨胜水泥集团股份有限公司脱硝改造项目中，通过SNCR脱硝系统及相关的自动控制软件的应用实现了水泥生产线的高效脱硝。

三、SNCR脱硝控制系统

SNCR脱硝自动控制系统包括储槽、输送泵、喷射装置、加热装置、空气预热器和控制系统。储槽用于存储还原剂，还原剂为氨气、氨水或者尿素;输送泵用于输送还原剂;喷射装置包括液体雾化喷枪和空气压缩装置;控制系统为生产线中控DCS或PLC自动控制系统。DCS是分散控制系统的简称，主要由以下两部分构成，分别是过程控制级以及过程监控级，并且借助通信网络来作为连接纽带，将本系统的硬件设备各电动和气动元件的状态和控制信号、容器内液体的液位信号接入中控DCS系统，由控制室主操作电脑实现过程可视化监控。将还原剂溶液输送到储槽中，加软化水进行稀释，搅拌电机搅动以混合均匀，经输送泵输送经过喷射装置雾化喷入分解炉，加热装置进行加热，在高温有氧的条件下，还原剂与烟气入口中的NOx反应生成无害的氮气和水，并经过空气预热器出口排除，从而降低烟气中NOx的含量。还原剂由储槽上端的还原剂入口倒入，通过输送泵输送到储液罐里备用，当温度低于要求的温度时，可通过储液罐的加热装置进行加热，加热装置为蒸汽加热器。储液罐中的还原剂溶液通过输送泵送到喷射区，并均匀地配给每个喷射装置进行喷射。这种方法所采用的工作原理是以氨水或尿素溶液作为还原剂，用一定比例的水将其稀释，雾化后注入分解炉。在分解炉内一定的高温下，尿素溶液等氨基还原剂可以在无催化剂的作用下选择性地把烟气中的NOx还原为N2和H2O，是一种选择性化学过程。

四、 SNCR脱硝控制系统的设计

（一）脱硝系统喷射器设计

在SNCR脫硝控制系统中，脱硝还原剂喷射器是关键的组成部分。对于可用于SNCR脱硝系统的喷射器，包括喷射装置，喷射装置的前端设置有喷嘴部件，尾端设置有混料装置，还包括水平旋转装置，由内至外依次包括水平旋转轴、水平旋转轴承和水平旋转底座;支撑架;垂直旋转装置，由内至外依次包括垂直旋转轴、与垂直旋转轴相配合的垂直旋转轴承和垂直旋转固定套。该设计解决了现有技术中喷射器只能沿一个方向转动的技术问题，更加能够根据炉内温度变化、烟气的走向调节喷射器的喷射角度，有利于还原剂与烟气充分混合，提高了SNCR的脱硝效率，同时将混料装置设置在喷射装置的尾端可以使还原剂与压缩空气接触时间更长，混合更为均匀，混合物的雾化效果更好。

（二）脱硝还原剂分配系统设计

在SNCR脱硝喷射控制系统中，脱硝还原剂分配系统由若干分配支路组成，每一分配支路分别独立地与完全覆盖各喷射点的若干喷射装置相连，各分配支路上均设有阀门，能够实现在线冲洗及在线停退枪检修维护。在自动调节型还原剂喷射装置中，自动调节机构包含步进电机、导向滑块和固定臂，固定臂的两端分别与还原剂管道及步进电机相连，步进电机装于导向滑块上，这样通过步进电机在导向滑块上的前进或后退，从而带动固定臂及还原剂管道作前后运动。压缩空气管道的前端呈收口状，使此处压缩空气突然收缩而进入还原剂管道内。在压缩空气管道的外周面上装有固定法兰，以便于装置的安装。

五、 SNCR脱硝控制系统的应用

SNCR脱硝自动控制系统包括氨水储罐、氨水输送装置、混合装置、控制单元和喷氨装置。氨水输送装置两端分别连接氨水储罐和混合装置，外来氨水车存储有作为还原剂的氨水，通过卸氨装置将氨水存储至氨水储罐内;氨水输送装置为输送管道，用于将氨水输送至混合装置中，混合装置和注水装置连接;混合装置包括混合罐、搅拌器、稀释水泵和输送泵，氨水输送到混合罐中后，通过自来水水源接口和注水装置加软化水进行稀释，混合装置中的搅拌器搅动以混合均匀，混合均匀后的氨水稀溶液经过氨水加压装置加压后，通过喷氨装置雾化喷入分解炉，氨水加压装置为加压泵，喷氨模块为雾化喷枪，在高温有氧的条件下，氨气与烟气中的NOx反应生成无害的氮气和水，从而降低烟气里面NOx的含量。

六、 结论

文章主要从脱硝系统喷射器、脱硝还原剂分配系统等方面分析了SNCR脱硝控制系统的设计要点，该SNCR脱硝控制系统结构简单，能够根据炉内温度变化、烟气的走向调节喷射器的喷射角度，期望在SNCR脱硝控制系统的建设实际中可以对文章所述方法加以应用。

参考文献：

[1]雷晓林.SNCR脱硝控制系统设计与研究[J].华东科技：综合，2018（3）：54-55.

[2]赵龙.SNCR脱硝控制系统优化[J].中国水泥，2018（7）：221-222.

作者简介：  周东海，南京西普环保科技有限公司。