近來國(guó)家環(huán)保要求越來越嚴(yán)格，據(jù)新版((火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GBl3223-2011)要求，2003年12月31日前建成投產(chǎn)或通過建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響報(bào)告書審批的火電廠鍋爐自2014年7月1日起執(zhí)行200mg／Nm3的NOx排放限值；2003年12 月31日后建成投產(chǎn)或通過建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響報(bào)告書審批及重點(diǎn)區(qū)域的火電廠鍋爐自2014年7月1日起執(zhí)行l(wèi)OOmg／Nm³的 NOx排放限值。
1 SNCR脫硝原理 氨為還原劑時(shí)：
4NH3+6NO--5N2+6H20
目前的趨勢(shì)是采用尿素代替NH3，作為還原劑，使得操作系統(tǒng)更加安全可靠，而不必?fù)?dān)心因NH3的泄漏而造成新的污染。尿素作還原劑時(shí)：
(NH2)2CO-2NH2+2C0
NH2+2NO-N2+H20
CO+NO-N2+C02
2 SNCR脫硝裝置簡(jiǎn)介
2.1 SNCR裝置工藝流程
通過卸氨泵將10％的氨水溶液輸送至氨水儲(chǔ)罐，氨水溶液通過氨水輸送泵轉(zhuǎn)移至氨水溶液計(jì)量模塊柜，同時(shí)通過氨水回流管路上的背壓閥調(diào)節(jié)壓力，恒定壓力。再通過計(jì)量模塊中流量計(jì)與調(diào)節(jié)閥控制流量，按實(shí)際需要進(jìn)入左右側(cè)的氨水分配模塊。每個(gè)氨水分配模塊柜再將18％氨水溶液進(jìn)一步分配成4路進(jìn)入噴槍。同時(shí)每只氨水分配模塊柜同時(shí)將壓縮空氣分成4 路，分別接入4支噴槍用于霧化氨水溶液。噴槍的密封盒設(shè)有冷卻風(fēng)保護(hù)，冷卻風(fēng)來自鍋爐鼓風(fēng)機(jī)出口的冷風(fēng)道。
2．2工藝設(shè)備
系統(tǒng)主要包括還原劑溶液制備存儲(chǔ)系統(tǒng)、氨水溶液噴射系統(tǒng)、自控系統(tǒng)等。
2．2．1氨水儲(chǔ)存及供應(yīng)系統(tǒng)
氨水儲(chǔ)存系統(tǒng)按一臺(tái)氨水儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)，氨水由氨水輸送泵送給計(jì)量和分配裝置，配置用于遠(yuǎn)程控制和監(jiān)測(cè)循環(huán)系統(tǒng)壓力、流量等儀表。
2．2．2氨水溶液噴射系統(tǒng)
該系統(tǒng)布置在爐區(qū)，用來將計(jì)量后的氨水按要求分配輸送至噴射器，通過噴射器注入鍋爐內(nèi)部適當(dāng)位置。該系統(tǒng)主要由以下部件／裝置組成：
(1)計(jì)量裝置，由流量計(jì)、調(diào)節(jié)閥形成控制回路，調(diào)控氨水噴射量及鍋爐NOx濃度。
(2)分配裝置，由分支的流量計(jì)、調(diào)節(jié)閥、壓縮空氣控制閥等組件構(gòu)成。
(3)還原劑噴射器，是噴射氨水裝置。
(4)煙氣分析儀，主要作用為自動(dòng)控制系統(tǒng)提供分析數(shù)據(jù)。
(5)自動(dòng)控制系統(tǒng)
通過前饋控制參數(shù)(鍋爐負(fù)荷、溫度)和反饋控制參數(shù)(出口NOx濃度、氨逃逸量)來進(jìn)行連續(xù)不斷的調(diào)整。在保持NOx 排放濃度(或脫硝效率)及NH3逃逸率小于設(shè)定值的條件下，根據(jù)前饋控制參數(shù)確定不同負(fù)荷時(shí)還原劑的噴射量，再以反饋控制參數(shù)來調(diào)整還原劑的噴射量。當(dāng)鍋爐負(fù)荷、原始煙氣中NOx濃度低于設(shè)定值等情況下，停止投加還原劑。
3 SNCR系統(tǒng)工藝特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)
SNCR脫硝技術(shù)受其自身工藝特點(diǎn)局限性較大，首先此項(xiàng)技術(shù)不能脫除高濃度的NOx，其次在鍋爐中反應(yīng)需要合適的溫度范圍及充足的反應(yīng)時(shí)間，以下就SNCR脫硝技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析。
3．1溫度對(duì)SNCR脫硝工藝的影響
溫度對(duì)SNCR的還原反應(yīng)的影響最大。此項(xiàng)技術(shù)最合適的溫度范圍是850—950℃。當(dāng)溫度高于950℃時(shí)，NOx的脫除率逐步的低，同時(shí)氨氣開始進(jìn)行熱分解，而溫度進(jìn)一步的升高后，NH3的氧化反應(yīng)開始起主導(dǎo)作用：
4NH3+5N0x--4NO+6H20
從而，NH3的作用成為氧化并生成NO，而不是還原NO為N2。溫度低于900℃，反應(yīng)不完全，開始出現(xiàn)氨逃逸，而溫度進(jìn)一步低于850℃，反應(yīng)不完全，氨逃逸量大大增加，NOx去除率降低。通過各種資料反應(yīng)，氨氣在溫度窗口停留0.3s-0.4S的時(shí)間以達(dá)到有效的脫除NOx的效果。這方面流化床鍋爐非常適合，流化床鍋爐最佳的溫度窗口通常出現(xiàn)在旋風(fēng)分離器入口所在的區(qū)域。首先此區(qū)域溫度在850-950℃溫度反應(yīng)窗口內(nèi)，其次煙氣溫度在旋風(fēng)分離器中降低幅度很小，依然在反應(yīng)溫度區(qū)間，這樣NH3在鍋爐停留的時(shí)間超過1S，可以出現(xiàn)最佳NOx脫除率，另外氨氣在旋風(fēng)分離器中可以充分與煙氣混合。總之，SNCR還原NO的過程是上述兩類反應(yīng)相互爭(zhēng)、共同作用的結(jié)果。煤粉爐由于爐膛溫度高，反應(yīng)區(qū)間小等不利因素造成不能很好的利用此項(xiàng)技術(shù)，而流化床鍋爐就可以避免此項(xiàng)缺點(diǎn)，合理的設(shè)計(jì)及運(yùn)行保證此項(xiàng)技術(shù)在流化床鍋爐非常良好的運(yùn)行。
3．2脫除效率影響及氨逃逸對(duì)鍋爐的影響
在調(diào)試階段，各氨水噴射器的流量閥門開度均被設(shè)定好，在投運(yùn)期間不再變動(dòng)，而只調(diào)節(jié)各層的氨水溶液總流量。當(dāng)實(shí)際運(yùn)行工況與調(diào)試工況存在差異時(shí)，這種相對(duì)固定的噴氨量會(huì)導(dǎo)致氨水大大富裕。而且為了達(dá)到合格的NOx脫除效率，氨水的用量必須比涉及用量的要多。在溫度較高時(shí)，氨氣會(huì)自動(dòng)分解為氮?dú)夂退跍囟葹?00℃-290℃的范圍內(nèi)，煙氣中的氨與SO3和H2O產(chǎn)生反應(yīng)。
而反應(yīng)生成硫酸氫銨(NH4HSO4)硫酸氫銨會(huì)與煙氣中的飛灰顆粒相結(jié)合，附著在金屬表面，因此受熱面會(huì)形成融鹽狀的積灰，造成省煤器、空預(yù)器堵塞、腐蝕及傳熱效率降低等。硫酸氫銨生成的反應(yīng)速率主要與溫度、煙氣中NH3、SO3及H20濃度有關(guān)，對(duì)于實(shí)際鍋爐，煙氣中SO3及H20濃度不受人為的控制，所以必須對(duì)煙氣中未反應(yīng)的NH3的濃度加以嚴(yán)格控制。
3．3噴孔壁腐蝕
氨水是一種腐蝕性的液體，如果混合或霧化不均勻，則會(huì)出現(xiàn)液滴腐蝕現(xiàn)象。通過各種方案的對(duì)比，采取的方案也多種多樣。如改變噴射器結(jié)構(gòu)；改變噴射器與爐壁的夾角；噴孔下部加護(hù)板；噴孔加套管；定期進(jìn)行霧化試驗(yàn)。
3．4噴射器堵塞或霧化不良
在實(shí)際運(yùn)行中，由于管道內(nèi)雜物及氨水中雜質(zhì)的影響，不可避免的造成噴槍的堵塞，在脫硝效率達(dá)到要求是不容易發(fā)現(xiàn)，造成了噴射器堵塞或霧化不良。這樣進(jìn)一步造成鍋爐受熱面的腐蝕。
3．5 SNCR的優(yōu)點(diǎn)：
(1)不使用催化劑，運(yùn)行成本低。
(2)SNCR脫硝系統(tǒng)不使用大的壓縮機(jī)系統(tǒng)，消除了無水氨的貯藏，不需要很大的場(chǎng)地。
(3)SNCR建設(shè)周期短，基建投資少。
(4)由其反應(yīng)機(jī)理，比較適合于現(xiàn)有機(jī)組中小型電廠改造項(xiàng)目。
(5)此法的脫硝效率約為40％-70％，還可以作為低NOx燃燒技術(shù)的補(bǔ)充處理手段。
(6)SNCR技術(shù)是已投入商業(yè)運(yùn)行的比較成熟的煙氣脫硝技術(shù)。
(7)現(xiàn)代更有效的霧化控制模式、更精確的NOx測(cè)量技術(shù)可更好地控制脫硝劑的噴入劑量和混合程度，使其可獲得更高更穩(wěn)定的脫硝效率。
4 總結(jié)
通過上述SNCR裝置工藝的分析，在流化床鍋爐具有合適的溫度反應(yīng)窗口，較長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間保證了反應(yīng)效率，只要得當(dāng)?shù)牟僮餍校琒NCR裝置可以長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。這為我們已建需改造的小型鍋爐提供了很好的技術(shù)參考。在公司資金、場(chǎng)地等條件的限制下，考慮SNCR脫銷技術(shù)是很好的選擇。