SNCR脱硝装置在应用中需注意的问题

刘晓红(河北金万泰化肥有限责任公司 河北省新乐市050700)

随着我国工业的持续发展和能源消费总量的大幅攀升，我国氮氧化物排放量迅速增长，由氮氧化物等污染物引起的臭氧和细粒子污染问题日益突出，2011年全国人大审议通过了“十二五”规划纲要，提出将氮氧化物首次列入约束性指标体系，要求“十二五”期间工业氮氧化物排放减少10%。基于以上原因，2012年底，我公司在锅炉改造过程中选用了SNCR脱硝技术，2013年8月完成全部施工工作并进行了调试运行，运行结果基本满足设计要求，达到了最初目的。但在调试过程中，SNCR系统也反映出一些在装置设计时需要注意的问题。

一、SNCR脱硝技术简介

SNCR脱硝技术是将NH3、尿素等还原剂喷入锅炉炉内与NOx进行选择性反应，不用催化剂，因此必须在高温区加入还原剂。还原剂喷入炉膛温度为850-1100℃的区域，迅速热分解成NH3，与烟气中的NOx反应生成N2和水，该技术以炉膛为反应器。SNCR烟气脱硝技术的脱硝效率一般为30%-45%，受锅炉结构尺寸影响很大。在850-1100℃范围内，NH3或尿素还原NOx的主要反应为：

当温度过高时，超过反应温度时，由于氨的分解会使NOx还原率降低，另一方面，反应温度过低时，氨的逃逸增加，也会使NOx还原率降低，SNCR工艺的NOx脱硝效率主要取决于反应温度、NH3和NOx的化学计量比、混合程度、反应时间等。SNCR系统烟气脱硝过程是由下面四个过程完成的：接收和储存还原剂；在锅炉合适位置注入稀释后的还原剂；还原剂的计量输出、与水混合稀释；还原剂与烟气混合进行脱硝反应。

二、SNCR脱硝技术的特点

1.SNCR脱硝过程不使用催化剂，投资与运行成本低，SO2/SO3转化率小，故造成空预器堵塞的机会非常小。

2.SNCR所需设备占地面积小，且相对于SCR设备简单，施工量减少，缩短了工程实施时间，对于改造机组而言，在场地限制较大的情况下更便于工程实施。我公司占地面积较小，场地受限，因此这也是我公司选择SNCR脱硝的主要原因之一。

3.SNCR脱硝的整个过程没有压力损失，因此不需提高引风机压头，特别是改造机组不需对引风机进行改造，既节省了投资又缩短了建设工期。

4.SNCR工艺整个还原过程在锅炉内部进行，不需要另外设立反应器。还原剂通过安装在锅炉墙壁上的喷嘴喷入烟气中。喷嘴布置在燃烧室和省煤器之间的过热器区域，锅炉的热量为反应提供了能量，使NOx在这里被还原。

三、需要注意的问题

1.喷枪位置的选择

SNCR脱硝不使用催化剂，完全凭借高温条件下NOx与气氨或者其他NHx系还原剂发生反应，最佳反应温度在900℃-1100℃。在最佳温度区域设置喷枪，对提高脱硝效率、减少氨逃逸有着重要意义。不同锅炉其对应的最佳温度区域是不相同的，而且即使相同锅炉在不同负荷情况下其最佳温度区域也是不相同的。因此，在选择喷枪位置时必须对不同负荷下对应的最佳温度区域进行模拟，按试验结果设置喷枪。最理想的状态是在不同负荷下的最佳温度区域都设置喷枪位置，在操作时根据负荷开停相应的喷枪。但在工程实践中，这样设置可能使工程造价成倍提高，不具备可行性。这就要求在向设计单位提供锅炉参数时，首先要综合考虑锅炉运行状况，提供锅炉在长周期运行情况下最可能的运行负荷，并以此为依据进行设计。其次，对锅炉使用的燃料煤中各种元素含量要有大致了解，提供的烟气中NOx含量尽量准确，防止喷枪的过度配置，增加工程成本。

2.脱硝剂的种类及喷入量选择

我公司采用的脱硝剂为含氨为8%左右的氨水和含氨5%左右的尿素解析液。采用这两种脱硝剂分别进行过脱硝试验的结果证明，它们都能满足脱硝设计要求，在脱硝效果上并无不同。但在最初运行过程中，在喷入尿素解析液时，出现过返料器结块堵塞导致被迫停炉的事故。事后分析其原因，认为是尿素解析液喷入量过大，造成液体气化不及时导致粉尘结块。因此，在后来的调试中，在喷头流量设置上进行了优化，每个喷头流量设置了上限，防止喷入还原剂过多，解决了结块问题。

3.仪表设置的选择

我公司对脱硝装置烟气系统的测量仪表进行了简化，只保留了脱硝后烟气中氨逃逸测量表和NOx含量测量表，没有设置脱硝前NOx测量表，锅炉内部工艺参数都引自锅炉原有仪表。在运行过程中，上述设置基本能够满足装置运行要求，但是缺少脱硝前NOx测量表给直观反映脱硝前烟气中NOx含量变化、主动调节还原剂加入量、计算系统脱硝效率带来了不便。建议在资金状况允许的情况下设置脱硝前NOx含量测量表。

4.SNCR烟气脱硝与配套脱硫方式的选择

在烟气中NOx含量较高的工况下，仅靠SNCR脱硝并不能满足排放要求，因此使烟气脱硫装置承担部分脱硝任务不可避免。烟气脱硫目前采用较多的有干法和湿法，在湿法中又分为氨法、氧化钙法和镁法。我公司烟气脱硫选用了氨法。主要原因有三：一是我公司自产合成氨，氨水来源丰富；二是脱硫、脱硝都采用氨法，氨水罐区可以统一布置；三是脱硫产物硫酸铵可以作为复合肥原料，销路较好。通过烟气脱硝、脱硫联合运行，烟气中NOx含量可以保持在50mg/m3以下，达到国家排放标准。因此，建议在选择烟气脱硝、脱硫装置时应综合考虑，尽量使其设备布置、控制系统、测量系统能满足两套装置要求。

结束语

我公司的脱硝工艺主要以NH3为还原剂，通过一段时间的调试，现在整套系统基本运行平稳，烟气脱硝效果也基本达到设计要求，但整套系统还未达到最佳运行状态，工艺操作仍然需要继续优化，相关工艺操作和指标控制仍然需要不断摸索。

就目前的形式来看，治理雾霾天气将成为我国未来一段时间的重要任务，而治理雾霾天气首先要从减少工业排放入手，锅炉烟气的脱硫脱硝等环保装置将逐渐成为国家要求的标准配置，烟气SNCR脱硝装置与脱硫装置相结合进行综合设计必将成为一种趋势，其投资费用低、运行简单等特点将成为越来越多厂家的选择。