研究SNCR脱硝技术在燃煤锅炉废气处理中的应用

2020-09-02王琦

福建质量管理 2020年15期

王琦

(长沙华时捷环保科技股份有限公司湖南长沙 410000)

一、引言

煤炭在我国的能源结构中地位尤为突出，占能源消费总量的60%左右，是我国非常重要的原料与能源。由于对煤炭资源不合理的利用，导致了大量的NOx、SO2以及悬浮颗粒物等污染物的释放，造成了严重的环境问题。

氮氧化物(NOx)是一种对人体和环境都存在巨大危害的污染物质。目前已开发应用的脱硝技术主要有选择性催化还原法(SCR)、选择性非催化还原法、活性炭吸附法、电子束照射法、MEROS烟气净化技术及循环流化床等。其中，最普遍且成熟的脱硝技术当属SNCR法和SCR法，常见用于锅炉、水泥和发电等行业。两种技术的原理都是采用氨水或尿素作还原剂，将烟气中的NOx还原为N2从而达到减排的效果。本文主要针对SCNR脱硝技术在燃煤锅炉废气处理中的应用展开概述。

二、选择性非催化还原脱硝技术(SNCR)

目前SNCR法的研究方向是在还原剂中加入添加剂来降低温度窗口以及提高脱硝率。相关研究表明，将水合肼溶液添加到尿素中，可有效提高脱硝率；还有研究表明在还原剂中加入Na、K以及粉煤灰均可提高No的还原性能。另外，SNCR技术受温度和氨氮物质的量比的影响较大。发现喷氨的最佳温度为850～1050℃，最佳N(氨)：N(氮)=1：1.5，该条件下可保持较高的脱硝率和较低的氨逃逸量。由于氨逃逸现象严重，SNCR脱硝工艺的脱硝率并不高，一般为40%～70%，为了解决这一问题，研究者提出了SNCR法与其他脱硝技术联用的思路，这也是目前SNCR法发展的重要方向。SNCR-SCR联合脱硝工艺是目前应用较多的一种联合脱硝技术。该工艺是利用SNCR法中逃逸的氨在SCR反应器中进行选择性催化还原反应，进一步脱除NOx，其工艺流程见图1。

图1 SNCR-SCR联合脱硝工艺流程图

三、案例概述

(一)工程概况

为打造美丽城市，保护生态环境，某市政府建设领导小组办公室下发了相关文件，要求市内某企业对现有的15t/h燃煤锅炉的废气处理设备进行提标改造。根据通知要求，该企业通过SNCR脱硝技术对现有燃煤锅炉废气处理设施进行了提标改造。

根据该企业燃煤锅炉结构及其处于800～920℃高温的实际情况，选择SNCR法在燃煤锅炉烟气脱硝具有可行性。另外从使用安全性、减少NH3逃逸和易操作性等角度考虑，选择尿素作为脱硝反应剂比较合适。

(二)工艺流程

燃煤锅炉废气处理中首先，氨水罐车将20%的氨水溶液输送到厂区氨站的氨水溶液储罐内，然后氨水溶液由高流量输送泵输送到锅炉侧，经稀释计量模块精确计量脱硝反应所需的氨水溶液量后，用除盐水将氨水溶液进一步稀释至约10%以内，最后输送到喷枪，通入压缩空气将稀释后的氨水溶液雾化并喷入高温烟气中进行脱硝反应。

在脱硝系统调试和优化期间，需要根据锅炉的实际运行工况对每支喷枪的雾化性能和物料参数进行调整，以提高SNCR脱硝系统的运行效率。

(三)脱硝系统主要设备和物料

1.主要设备和物料

(1)外购氨水按1台锅炉脱硝装置至少3天用量进行还原剂公用区设计，脱硝还原剂使用20%浓度的氨水。(2)氨水溶液储罐设置1只304不锈钢材质的氨水溶液储罐，满足最少7天的脱硝系统用量要求。储罐为立式平底结构，装有液位显示等仪表设备。(3)氨水溶液供应装置设置1套氨水溶液供应装置，包含2台高流量的多级SS变频离心泵、过滤器、可调节的背压控制阀等设备及用于远程监测和控制系统压力、温度的仪表。(4)稀释计量装置为SNCR脱硝控制的核心装置，用于精确计量和独立控制还原剂流量。该装置模块采用独立的还原剂流量控制方式，通过流量调节阀与就地控制器的结合自动调节还原剂流量，对NOx浓度、锅炉负荷变化作出响应。稀释计量装置包括2台变频稀释水泵、流量调节阀、流量计、压力仪表等。(5)分配装置用于精确分配到每支喷射器的还原剂和压缩空气的压力及流量，包括调节阀、压力仪表和流量仪表等设备。(6)水冲洗系统脱硝系统管道需设置水冲洗系统。

2.喷射系统

还原剂喷射系统包括喷射器及套管等部件，采用压缩空气将还原剂雾化并喷入高温烟气中。

3.工艺水系统

工艺水系统中的稀释水、冲洗水、冷却水采用常温除盐水，直接由机组侧母管提取，品质符合除盐水参数要求。

4.压缩空气系统

压缩空气系统由储气罐、空气管道等设备组成。由建设方提供杂用和仪用压缩空气气源，品质符合压缩空气参数要求。

5.控制系统

(1)根据脱硝装置运行监控要求配置完整的仪表和控制系统。(2)提供与全厂控制系统对接的软硬件接口。

(四)结果

某企业针对燃煤锅炉废气处理问题，首次采用SNCR尿素法处理烟气NOx。经生产实践检验，使用质量分数为10%～15%的尿素水溶液，以80～120L/h的喷淋量雾化喷入锅炉内，制酸尾排烟气颜色明显变淡白色甚至无色，制酸生产及浓硫酸产品质量趋于稳定，同时经第三方定期监测烟气尾排ρ(NOx)均在20mg/m3以下，远低于到特别排放限值的100mg/m3。