SNCR烟气脱硝技术在流化床锅炉实际应用讨论

近来国家环保要求越来越严格，据新版((火电厂大气污染物排放标准》(GBl3223-2011)要求，2003年12月31日前建成投产或通过建设项目环境影响报告书审批的火电厂锅炉自2014年7月1日起执行200mg／Nm3的NOx排放限值；2003年12 月31日后建成投产或通过建设项目环境影响报告书审批及重点区域的火电厂锅炉自2014年7月1日起执行lOOmg／Nm³的 NOx排放限值。
1 SNCR脱硝原理 氨为还原剂时：
4NH3+6NO--5N2+6H20
目前的趋势是采用尿素代替NH3，作为还原剂，使得操作系统更加安全可靠，而不必担心因NH3的泄漏而造成新的污染。尿素作还原剂时：
(NH2)2CO-2NH2+2C0
NH2+2NO-N2+H20
CO+NO-N2+C02
2 SNCR脱硝装置简介
2.1 SNCR装置工艺流程
通过卸氨泵将10％的氨水溶液输送至氨水储罐，氨水溶液通过氨水输送泵转移至氨水溶液计量模块柜，同时通过氨水回流管路上的背压阀调节压力，恒定压力。再通过计量模块中流量计与调节阀控制流量，按实际需要进入左右侧的氨水分配模块。每个氨水分配模块柜再将18％氨水溶液进一步分配成4路进入喷枪。同时每只氨水分配模块柜同时将压缩空气分成4 路，分别接入4支喷枪用于雾化氨水溶液。喷枪的密封盒设有冷却风保护，冷却风来自锅炉鼓风机出口的冷风道。
2．2工艺设备
系统主要包括还原剂溶液制备存储系统、氨水溶液喷射系统、自控系统等。
2．2．1氨水储存及供应系统
氨水储存系统按一台氨水储罐设计，氨水由氨水输送泵送给计量和分配装置，配置用于远程控制和监测循环系统压力、流量等仪表。
2．2．2氨水溶液喷射系统
该系统布置在炉区，用来将计量后的氨水按要求分配输送至喷射器，通过喷射器注入锅炉内部适当位置。该系统主要由以下部件／装置组成：
(1)计量装置，由流量计、调节阀形成控制回路，调控氨水喷射量及锅炉NOx浓度。
(2)分配装置，由分支的流量计、调节阀、压缩空气控制阀等组件构成。
(3)还原剂喷射器，是喷射氨水装置。
(4)烟气分析仪，主要作用为自动控制系统提供分析数据。
(5)自动控制系统
通过前馈控制参数(锅炉负荷、温度)和反馈控制参数(出口NOx浓度、氨逃逸量)来进行连续不断的调整。在保持NOx 排放浓度(或脱硝效率)及NH3逃逸率小于设定值的条件下，根据前馈控制参数确定不同负荷时还原剂的喷射量，再以反馈控制参数来调整还原剂的喷射量。当锅炉负荷、原始烟气中NOx浓度低于设定值等情况下，停止投加还原剂。
3 SNCR系统工艺特点及优缺点
SNCR脱硝技术受其自身工艺特点局限性较大，首先此项技术不能脱除高浓度的NOx，其次在锅炉中反应需要合适的温度范围及充足的反应时间，以下就SNCR脱硝技术优缺点进行分析。
3．1温度对SNCR脱硝工艺的影响
温度对SNCR的还原反应的影响最大。此项技术最合适的温度范围是850—950℃。当温度高于950℃时，NOx的脱除率逐步的低，同时氨气开始进行热分解，而温度进一步的升高后，NH3的氧化反应开始起主导作用：
4NH3+5N0x--4NO+6H20
从而，NH3的作用成为氧化并生成NO，而不是还原NO为N2。温度低于900℃，反应不完全，开始出现氨逃逸，而温度进一步低于850℃，反应不完全，氨逃逸量大大增加，NOx去除率降低。通过各种资料反应，氨气在温度窗口停留0.3s-0.4S的时间以达到有效的脱除NOx的效果。这方面流化床锅炉非常适合，流化床锅炉最佳的温度窗口通常出现在旋风分离器入口所在的区域。首先此区域温度在850-950℃温度反应窗口内，其次烟气温度在旋风分离器中降低幅度很小，依然在反应温度区间，这样NH3在锅炉停留的时间超过1S，可以出现最佳NOx脱除率，另外氨气在旋风分离器中可以充分与烟气混合。总之，SNCR还原NO的过程是上述两类反应相互争、共同作用的结果。煤粉炉由于炉膛温度高，反应区间小等不利因素造成不能很好的利用此项技术，而流化床锅炉就可以避免此项缺点，合理的设计及运行保证此项技术在流化床锅炉非常良好的运行。
3．2脱除效率影响及氨逃逸对锅炉的影响
在调试阶段，各氨水喷射器的流量阀门开度均被设定好，在投运期间不再变动，而只调节各层的氨水溶液总流量。当实际运行工况与调试工况存在差异时，这种相对固定的喷氨量会导致氨水大大富裕。而且为了达到合格的NOx脱除效率，氨水的用量必须比涉及用量的要多。在温度较高时，氨气会自动分解为氮气和水，而在温度为200℃-290℃的范围内，烟气中的氨与SO3和H2O产生反应。
而反应生成硫酸氢铵(NH4HSO4)硫酸氢铵会与烟气中的飞灰颗粒相结合，附着在金属表面，因此受热面会形成融盐状的积灰，造成省煤器、空预器堵塞、腐蚀及传热效率降低等。硫酸氢铵生成的反应速率主要与温度、烟气中NH3、SO3及H20浓度有关，对于实际锅炉，烟气中SO3及H20浓度不受人为的控制，所以必须对烟气中未反应的NH3的浓度加以严格控制。
3．3喷孔壁腐蚀
氨水是一种腐蚀性的液体，如果混合或雾化不均匀，则会出现液滴腐蚀现象。通过各种方案的对比，采取的方案也多种多样。如改变喷射器结构；改变喷射器与炉壁的夹角；喷孔下部加护板；喷孔加套管；定期进行雾化试验。
3．4喷射器堵塞或雾化不良
在实际运行中，由于管道内杂物及氨水中杂质的影响，不可避免的造成喷枪的堵塞，在脱硝效率达到要求是不容易发现，造成了喷射器堵塞或雾化不良。这样进一步造成锅炉受热面的腐蚀。
3．5 SNCR的优点：
(1)不使用催化剂，运行成本低。
(2)SNCR脱硝系统不使用大的压缩机系统，消除了无水氨的贮藏，不需要很大的场地。
(3)SNCR建设周期短，基建投资少。
(4)由其反应机理，比较适合于现有机组中小型电厂改造项目。
(5)此法的脱硝效率约为40％-70％，还可以作为低NOx燃烧技术的补充处理手段。
(6)SNCR技术是已投入商业运行的比较成熟的烟气脱硝技术。
(7)现代更有效的雾化控制模式、更精确的NOx测量技术可更好地控制脱硝剂的喷入剂量和混合程度，使其可获得更高更稳定的脱硝效率。
4 总结
通过上述SNCR装置工艺的分析，在流化床锅炉具有合适的温度反应窗口，较长的反应时间保证了反应效率，只要得当的操作行，SNCR装置可以长周期稳定运行。这为我们已建需改造的小型锅炉提供了很好的技术参考。在公司资金、场地等条件的限制下，考虑SNCR脱销技术是很好的选择。