選擇性非催化還原法脫硝技術(shù)的應(yīng)用

李英英，馮俊香

（山西晉豐煤化工有限責(zé)任公司，山西高平 048400）

選擇性非催化還原法脫硝技術(shù)的應(yīng)用

李英英，馮俊香

（山西晉豐煤化工有限責(zé)任公司，山西高平 048400）

介紹了選擇性非催化還原法脫硝技術(shù)在煤化工公司的應(yīng)用情況及工藝流程，給循環(huán)流化床鍋爐脫硝工藝的選擇提供借鑒實例。

脫硝；循環(huán)流化床；非催化；SNCR

隨著新環(huán)保法對NOx排放量的收緊與排污指標(biāo)的嚴(yán)控，企業(yè)廢氣排放中對NOx的管控越來越嚴(yán)，國家新的《火力廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB/3223—2013）要求氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)低于200mg/Nm3。在此種形式下，企業(yè)不得不對自己的NOx排放采取措施來滿足相關(guān)要求，對于鍋爐產(chǎn)生的NOx，控制排放有兩種途徑：一種是在鍋爐燃燒中控制燃料的燃燒，減少氮氧化物的生成；另一種是對煙氣進(jìn)行處理，消除煙氣中的氮氧化物[1]。

1 煙氣脫硝工藝簡介

現(xiàn)今脫硝工藝形式各異，其中選擇性非催化還原（SNCR）和選擇性催化還原（SCR）脫硝技術(shù)在大型燃煤電廠獲得商業(yè)應(yīng)用。SCR技術(shù)成熟、脫硝率高、幾乎無二次污染，是國內(nèi)煙氣脫硝的重點工藝。SNCR法是在SCR的基礎(chǔ)上不使用催化劑，但是反應(yīng)需要在高溫的條件下才能起到脫硝的作用[2]。除此之外，還有液體吸收法、微生物吸收法、非選擇性催化還原法、熾熱炭還原法、催化分解法、液膜法、SNRB工藝脫硝技術(shù)、反饋式氧化吸收脫硝技術(shù)等，這些方法或已被淘汰，或處于實驗室研究階段，或效率不高，難以投入大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用。燃料進(jìn)行脫銷處理對于大型燃煤鍋爐來說成本高，所以鍋爐脫銷通常是對煙氣進(jìn)行脫銷，煙氣脫銷主要有選擇性非催化還原技術(shù)SNCR和選擇性催化還原技術(shù)SCR[3]。

SNCR技術(shù)是在870～1 200℃，將氮還原劑（一般是氨或尿素）噴入煙氣中，將NOx還原，生成氮氣和水。SCR由于使用了催化劑，在200～420℃條件下脫除NOx。兩種方法都是利用氮還原劑對NOx還原的選擇性，以有效地避免還原劑與富氧煙氣中過量的氧氣反應(yīng)，因此稱之為選擇性還原方法。兩種方法的化學(xué)反應(yīng)原理相同，其差異在于其氨還原劑噴入的場合：SNCR是在高溫的爐膛上部區(qū)域或?qū)α鳠煹绹娙?，而SCR則將氨還原劑噴入布置在低溫的催化反應(yīng)塔內(nèi)。我公司采用的鍋爐為循環(huán)流化床鍋爐，煙氣中NOx含量相對比較少，盡管SCR脫硝技術(shù)脫出率比較高，但是它運行成本高、投資費用多，SNCR脫銷系統(tǒng)投資小、運行成本低、設(shè)備占地面積小、經(jīng)濟(jì)性高，我公司在SNCR也滿足的情況下，優(yōu)先選擇SNCR技術(shù)脫硝[4-5]。

2 SNCR脫硝技術(shù)的應(yīng)用

2.1 還原劑的選擇

我公司利用合成車間變壓吸附裝置洗氨塔后產(chǎn)生的濃度為15%～20%稀氨水作為還原劑，通過管道直接輸送到脫銷系統(tǒng)氨水儲槽，既減輕了尿素工段回收氨的壓力，又減少了運輸和裝卸成本，并且氨水儲罐容量要求較小。

2.2 工藝流程

SNCR脫硝在實際運行中通常包括3個部分：氨水溶液輸送系統(tǒng)及脫鹽水溶液輸送系統(tǒng)、計量分配模塊和爐前噴射系統(tǒng)。

2.2.1 氨水溶液輸送系統(tǒng)及脫鹽水溶液輸送系統(tǒng)

SNCR脫硝時，使用氨水輸送泵將儲罐中的氨水溶液抽出在靜態(tài)混合器中和來自脫鹽水罐的稀釋水混合稀釋后（建議10%～20%），再輸送到爐前分配模塊，進(jìn)入噴槍，在壓縮空氣的作用下，霧化成液滴噴入爐內(nèi)溫度適合區(qū)域，與煙氣進(jìn)行混合，和其中的NOx發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成氮氣和水。氨水溶液輸送泵和稀釋水輸送泵采用多級離心泵。

為了保證稀釋水對SNCR系統(tǒng)管路沒有腐蝕性并且減少結(jié)垢堵塞管路，作為稀釋水應(yīng)是具有軟化水質(zhì)量的純水，滿足下列規(guī)格：

pH值：6～9；

全硬度<3mmol/L；

鈣硬度<2mmol/L（作為CaCO3），最好<0.2mmol/L；

全堿度<2mmol/L，最好<0.2mmol/L；

鐵<0.5 mg/L；

導(dǎo)電度<250μs/cm；

沒有明顯的渾濁和懸浮固態(tài)物。

該水在SNCR系統(tǒng)停機(jī)時可作為SNCR系統(tǒng)管路清洗水。

2.2.2 計量分配模塊

計量分配裝置包括：電動調(diào)節(jié)閥、電磁流量計、壓力傳感器、轉(zhuǎn)子流量計、壓力表、手動球閥及接線箱等。

計量分配裝置用于控制每個鍋爐噴射區(qū)的氨水溶液流量，調(diào)節(jié)噴射區(qū)的壓縮空氣的噴射壓力，每個鍋爐的計量分配裝置采用分區(qū)獨立控制，每個子系統(tǒng)能獨立運行或關(guān)閉。計量分配系統(tǒng)就近布置在噴射系統(tǒng)附近，每個鍋爐采用獨立的流量和壓力控制系統(tǒng)，為復(fù)雜的應(yīng)用情況提供所需的高水平的控制。通過對鍋爐的實時工況（如煙氣量、NOx及O2濃度等）進(jìn)行分析，調(diào)整噴槍氨水溶液的流量（調(diào)節(jié)水路電動調(diào)節(jié)閥的開度），或者調(diào)節(jié)壓縮空氣的壓力，以此來控制噴射系統(tǒng)，使噴射系統(tǒng)能滿足鍋爐實時工況的要求，噴射氨水溶液。

2.2.3 爐前噴射系統(tǒng)

噴槍由噴嘴、噴槍桿、保護(hù)套管及連接件等部分組成。

我公司噴槍選用雙流體霧化方式，壓縮空氣作為霧化介質(zhì)和冷卻氣，壓縮空氣氣源到噴槍前的壓力為0.4MPa。霧化介質(zhì)的作用一是提高氨水溶液噴射速度、增加噴射動量，把氨水溶液霧化成一定比例的不同尺寸液滴，小液滴在噴入口爐壁附近的低溫區(qū)就揮發(fā)反應(yīng)，而大液滴則可以深入鍋爐才析出反應(yīng)；二是加強(qiáng)氨水溶液與煙氣混合，充分混合有利于保證脫硝效果，提高氨水溶液利用率，減少尾部氨殘余。

3 我公司應(yīng)用SNCR的優(yōu)勢

SNCR選擇性非催化還原法脫硝在我公司具有自身獨特的優(yōu)點。

3.1 自身條件

（1）我公司鍋爐工藝為循環(huán)流化床工藝，煙氣中NOx的含量不是很高，鍋爐爐膛和分離器這一段的溫度一般保持在900℃，適合SNCR脫硝反應(yīng)的條件。

（2）我公司的SNCR是將氨水溶液通過霧化噴射系統(tǒng)直接噴入爐膛合適溫度區(qū)域，氨水溶液霧化后，其中的氨基與煙氣中NOX（NO、NO2等混合物）進(jìn)行選擇性非催化還原反應(yīng)，將NOX轉(zhuǎn)化成無污染的N2和H2O，從而達(dá)到降低NOX排放。

3.2 工藝優(yōu)勢

SNCR由于不涉及催化劑，系統(tǒng)相對簡單，運行成本低，系統(tǒng)占地面積小，便于操作。

（1）系統(tǒng)簡單 不需要改變現(xiàn)有鍋爐的設(shè)備設(shè)施，對鍋爐的正常運行影響較小。只需要在現(xiàn)有循環(huán)流化床鍋爐的基礎(chǔ)上增加氨儲罐、氨噴射裝置及其噴射口即可，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較簡單。

（2）系統(tǒng)投資小 相對于SCR，由于系統(tǒng)簡單，運行中不需要昂貴的催化劑，我公司使用的液氨為管道直接輸送的合成車間變壓吸附裝置洗氨塔后15%～20%稀氨水，具有原料優(yōu)勢。

（3）系統(tǒng)占地面積小 利用鍋爐房周圍空地，布置氨儲罐、泵房及計量分配裝置，不需要額外的占地預(yù)算。

（4）我公司應(yīng)用SNCR脫硝系統(tǒng)，脫硝效率≥40%，氨逃逸量≤10×10-6，完全滿足HJ 563—2010《火電廠煙氣脫硝工程技術(shù)規(guī)范 選擇性非催化還原法》規(guī)范要求。

4 結(jié)論

項目實施后，NOX的排放由350mg/m3（標(biāo)）降低為180 mg/m3（標(biāo)），低于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求的200mg/m3（標(biāo)）。SNCR雖然投資小運行穩(wěn)定，但是企業(yè)在選擇脫硝工藝時要根據(jù)自身條件選擇適合自己的工藝，對于循環(huán)流化床鍋爐，NOx的濃度不是很高的情況下，可以優(yōu)先考慮SNCR工藝脫硝。

[1]張強(qiáng).燃煤電站SCR煙氣脫硝技術(shù)及工程應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2007：1-5.

[2]段傳和，夏懷祥.燃煤電站SCR煙氣脫硝工程技術(shù)[M].北京：北京電力出版社，2009.

[3]王琦.淺談SCR尿素?zé)峤夥撓豕に嘯J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2012（22）：52-54.

[4]周萍，宋正華.循環(huán)流化床鍋爐煙氣脫硝工藝[J].技術(shù)與工程應(yīng)用，2013,（9）：36-40.

[5]路濤，賈雙燕.關(guān)于煙氣脫硝的SNCR工藝及其技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析[J].現(xiàn)代電力，2004，（2）：17-21.

Selective Non-Catalytic Reduction Denitration in Boiler Applications

Li Ying-ying，F(xiàn)eng Jun-xiang

The selective non-catalytic reduction denitration technology Coal Chemical CoMPany in the application process and，to a circulating fluidized bed boiler denitrification process selection provide reference instance.

denitrification；circulating fluidized bed；non-catalytic；SNCR

X701

B

1003–6490（2016）04–0006–02

2016–04–05

李英英（1974—），女，山西高平人，助理工程師，主要從事技術(shù)管理工作。