SNCR-SCR烟气脱硝技术及其应用分析

2021-11-18张概兴福建龙净环保股份有限公司

节能与环保 2021年10期

文_张概兴福建龙净环保股份有限公司

1 SNCR-SCR 烟气脱硝技术优势

1.1 脱硝效率

SNCR-SCR烟气脱硝技术，在锅炉内，SNCR技术产生反应后，可以提供氨逃逸，同时满足喷射点要求，和单层SCR 催化剂产生反应，可以避免空预器堵塞，减少烟气排放量。使用少量催化剂、小型催化反应器，通过现代设备，无需在引风机上配置设备。SNCR-SCR 烟气脱硝技术组合，可以结合SNCR技术、SCR技术优势，且SNCR技术体积小、成本低廉，可以简化设备操作。SCR技术便于操作，可以提升应用效率。在应用SCR技术时，可以应用氨气作为还原剂，参与到化学反应中，有效规避氨气逃逸，还可以减少不良污染影响，全面提升技术参与度，使资源消耗降低。

1.2 空间适应性

在SNCR-SCR烟气脱硝技术反应作用下，可以应用的催化剂比较少，尤其是与SCR技术催化剂相比，不仅可以减少催化剂使用量，还可以提升脱氮效率。联合SNCR技术、SCR技术，实现联合脱硝处理。

前段化学反应如下：

后段化学反应如下：

在标准化学反应中，减少反应器、钢结构使用量，确保内部机制平衡度，加强空间适应性。

1.3 运行费用

联合SNCR技术、SCR技术，可以减少催化剂使用量，科学控制成本造价。当催化剂使用量减少时，能够简化设备结构，不采用复杂结构反应设备，所以可以降低引风机费用成本。

1.4 环保性能

在SCR反应过程中，科学控制催化剂使用量。尽管可以加速化学反应，确保化合物充分反应，然而技术局限性比较大。在催化剂加速反应下，不同化合物的反应速度比较快，尤其是氮氧化物、氨气相互反应。二氧化硫也会产生化学反应，同时生成硫酸氢铵。该化学生成物，会腐蚀影响仪器设施，导致催化剂堵塞，增加废弃物，极易产生二次污染。

综上分析可知，SCR技术、SNCR技术联合 SCR技术的工艺存在明显差异，三种技术工艺比较如表1所示。

表1 SCR技术、SNCR技术联合SCR技术工艺比较

2 SNCR-SCR 烟气脱硝技术方案设计

某企业开展锅炉脱硝技术项目建设，锅炉规格为75t/h。原始氮氧化物排放浓度为350mg/Nm3。为了满足氮氧化物排放要求，分析脱硝经济性问题，合理应用SNCR-SCR 技术工艺。在脱硝处理后，氮氧化物排放浓度小于50mg/Nm3，排放达标。现对该项目进行详细化讨论与研究。

2.1 总体方案设计

燃煤锅炉产生氮氧化物，多是由一氧化氮、二氧化氮、水组成。一氧化氮含量大于90%，二氧化氮含量为8%，水含量占比2%。1台蒸汽锅炉规格为 10t/h，出口位置氮氧化物浓度为450mg/Nm3，应用SNCR+SCR联合脱硝技术，可以确保锅炉氮氧化物排放量小于50mg/Nm2。在脱硝系统设计中，合理应用模块方式，比如氨水制作存储模块、喷射模块、计量分配模块、在线稀释模块、反应模块、SCR反应模块。项目建设中，应用氨水溶液（30%），将其存储至氨水溶液中。然后，在线将稀释处理浓度为5%的溶液，喷射到烟道内。

2.2 氨水溶液制备模块

第一，氨水溶液储罐：氨水溶液通过氨水溶液给料泵（2台），进入到氨水溶液储罐内。设置氨水溶液储罐（1个），罐容积满足3d用量需求，储罐容积为10m3。罐材质为304钢，储罐结构为立式平底结构，装设温度计、液位计、浓度计等装置，同时设置通风孔、梯子、人孔等。露天放置储罐时，在四周架设隔离防护栏，通过保温、蒸汽伴热方式，可以使储罐内氨水溶液结晶温度为18℃。综合分析现场其他变量，例如温度变化、雪载荷、风载荷、地震带等。第二，溶液给料泵：氨水溶液给料泵，应用多级离心泵（2台）。系统设置电磁流量计、压力变送器设备。

2.3 在线稀释模块

锅炉负荷、炉膛出口氮氧化物浓度变化时，进入炉膛内的氨水容量也会变化，相应改变喷射器内进入流量。当喷射器流量变化比较大时，对雾化喷射效果影响明显，还会影响氮残余、脱硝效率等。优化设计在线稀释模块，在运行工况下，可以确保变化反应时，喷嘴内液体流量不变。当氨水溶液浓度为30%时，稀释水利用静态混合器，可以稀释到标准比例，从而喷射到炉膛内。第一，氨水溶液输送泵：氨水溶液输送泵，应用多级离心泵（2台），其中1台为脱硝使用。第二，稀释水输送泵：稀释水输送泵，应用多级离心泵（2台），其中1台为脱硝使用。

2.4 计量与分配模块

每台锅炉上配置计量分配模块，涉及到压缩空气计量分配、氨水溶液计量分配等。通过在线稀释模块，可以输送低浓度氨水溶液，使其进入至锅炉前氨水溶液计量分配中。在计量分配模块中，安装压力变送器、电磁流量计、电动阀。利用流量计读数，对调节阀开度进行控制，从而确保锅炉氨水溶液流量控制效果。计量处理之后，通过模块合理分配氨水溶液，将母管划分为6路，通向6支喷枪。在每一个氨水溶液管上，安装压力表、调节阀，对喷枪氨水溶液流量进行调整。氨水溶液喷射至炉膛内，多采用雾化喷射法。在计算分配模块中，将电动阀设置在锅炉上，对需求量予以调控。厂区压缩空气，经过除油、除水、调压处理后，可以划分为6支路，向炉前喷枪。

2.5 喷射模块

通过不同计量分配模块，可以输送氨水溶液，将其置入到锅炉前喷枪中。喷枪雾化处理后，可以进入到炉膛、烟道内。雾化喷枪多为双流体喷枪，组成包括枪体与喷嘴。枪体包括内管与外管，内管多为溶液通道，外管多为压缩空气通道。在外管内，压缩空气为螺旋前进方式，在喷嘴出口位置，可以呈现出涡流装喷出，充分混合溶液。对压缩空气用量、氨水溶液使用量比例进行调节，能够实现雾化效果。

2.6 雾化气体选用

雾化介质作用，可以促进氨水溶液、炉内烟气充分混合，以此确保脱硝效果，全面提升氨水溶液利用率，还可以减少尾部氨气残留量。雾化介质，可以加快还原剂喷射速度，加大喷射动力，无需将氨水溶液雾化为小液滴，而是不同比例液滴。在喷入口炉壁附近低温区，小液滴会产生挥发反应。大液滴能够深入炉膛内，从而产生析出反应。雾化介质作用，可以加强液滴喷射动力。喷射速度，喷射物体质量，对喷射动力影响较大，适当加大雾化介质使用量，加强喷射动力，提升装置运行经济效益。

3 SNCR-SCR 烟气脱硝技术应用实践

以A垃圾焚烧电厂为主，介绍分析烟气脱硝技术应用。该电厂垃圾日处理量为800t，设计应用垃圾焚烧炉规格为（2×400t/d），焚烧炉为机械炉方式。科学计算氮氧化物排放量，额定烟气量为每小时71328m3，氮氧化物含量为380mg/Nm3，明显超出标准浓度限定值。合理选择催化剂、还原剂，在工程建设中，催化剂选用V205-TiO2。活性成分以V205为主，且脱氮效率比较高。对于还原剂，多使用尿素物质，为颗粒状化肥，操作工艺简单。尿素指标：铁小于0.001%，总氮含量大于 45.2%，硫酸盐含量小于0.02%，缩二脲小于1%，水不溶物小于 0.04%，水分小于0.6%；粒度为0.85～2.75mm。在设计脱氮系统时，优化设计系统流程、空气预热器，深入分析环境效益。

4 SNCR-SCR 烟气脱硝技术的应用前景

随着节能减排理念的提出，国家高度重视氮氧化物排量管控。针对火电厂烟气污染管控，以SNCR、SCR技术为主。随着环境保护标准持续提升，单一SNCR脱硝工艺，不能满足环境保护需求，所以需要应用SCR技术。通过实践应用可知，SNCR、SCR联合技术，不仅可以起到显著脱硝效果，还可以降低运行成本，安全性与高效性较强，值得推广应用。