SNCR+SCR联合脱硝工艺改进探讨

高建文

摘 要：SNCR+SCR联合脱硝技术越来越多的受到广泛应用，特别是在旧锅炉改造上优势明显，本文介绍某电厂280吨/h燃煤锅炉SNCR+SCR联合脱硝系统的脱硝原理，并对运行中出现的如喷枪枪头易磨损、烧坏；炉膛出口烟道内易结焦等问题进行分析并采取措施予以防范。

关键词：烟气脱硝；SNCR+SCR联合；改进措施

0 引言

SNCR+SCR混合脱销工艺兼有SNCR和SCR技术的优点，利用SNCR反应逃逸的氨供SCR反应，当NOx脱除率不是很高时，采用SNCR+SCR联合脱硝工艺更加经济合理，它将是脱硝市场的一种新的发展模式。

1 工艺系统说明

某煤业集团烯烃4×280t/h锅炉烟气脱硝工程动力站锅炉烟气脱硝装置采用SNCR+SCR综合脱硝工艺，还原剂为氨水。在设计煤种、校核煤种、锅炉最大连续出力工况（BMCR）、处理100%烟气量、锅炉原始设计NOx排放浓度小于或等于200mg/Nm3（6%含氧量，标态干基）条件下NOx排放浓度不大于100mg/Nm3，SNCR脱硝效率不低于45%，总的脱硝效率≥75%。

该工程使用氨水作为脱硝还原剂，氨水正常为浓度20%，浓度会在15%～25%范围内波动，控制系统可根据氨水浓度的信号进行流量调节。脱硝系统满足锅炉在80%～100%BMCR 负荷范围内，SNCR入口浓度不高于370mg/Nm3（干基，6%O2）时，出口NOx 浓度均不高于200mg/Nm3。在85%～100% 负荷范围内NH3逃逸量不高于10ppm，在80%至100% 负荷范围内，氨逃逸可控制在12ppm以内。脱硝装置可用率不小于95%。

2 SNCR+SCR 联合脱硝机理

SNCR+SCR联合脱硝工艺结合了两种技术的各自优点，在提高 NOx脱除率的同时可降低脱硝成本并减少氨的泄漏。在联合脱硝系统中，SNCR脱硝过程中氨的泄漏为SCR提供了所需的还原剂。通过SCR脱硝过程可脱去除掉更多的NOx，并且进一步的减少了氨泄漏的机会。

SNCR技术把还原剂如氨气、氨水稀溶液等喷入炉膛温度为 850～1100℃的区域，其主要反应为：（1）氨为还原剂：NH3+NOx→N2+H2O（2）氨水为还原剂：CO（NH2）2→2NH2+CO；NH2+NOx→N2+H2O；CO+NOx→N2+CO2（3）当温度过高超过反应温度范围时，氨就会被氧化成 NOx：NH3+O2→NOx+H2O

在联合脱硝系统中，氨气作为脱硝剂被喷入高温烟气脱硝装置中，多余的氨气在催化剂的作用下可以在280～420℃ 的烟气温度范围内将烟气中NOx分解成为N2和H2O，其反应式如下：4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O；NO+NO2+2NH3 →2N2+3H2O

3 存在问题及处理措施

3.1 喷枪枪头易磨损

由于SNCR脱硝喷枪的工作温度比较高（烟气温度850℃～1100℃），而且烟气流速也较快，烟气中夹带着大量粉尘，对喷枪的磨损很厉害。所以采取如下措施：

（1）改进喷枪材质：如喷枪关键部位喷枪杆采用316L、904 L材质或钛基合金材质，喷嘴采用特殊合金如C276或硬质合金等，为了提高抗耐磨性，可在保护罩上喷涂碳化钨耐磨层。（2）喷雾与烟气混合均匀度：SNCR脱硝喷枪喷雾角度从10°～150°不等，小角度的喷枪穿透能力强，大角度的喷枪覆盖面积大，喷枪长度、伸入炉内的喷射点深度也有所不同。采用多种不同角度、不同位置的喷枪通过CFD流场模拟分析结合现场测量情况达到最佳设计，可达到较高的脱硝效率。（3）雾化颗粒粒径：SNCR喷枪的雾化颗粒不是像烟气冷却一样，越细越好，而应该是颗粒适中才行。颗粒太细，则穿透性太差，降低脱硝效率。颗粒太粗，则颗粒的总体表面积太小，也降低脱硝效率，而且太大的颗粒，烟气流速也比较快，会导致喷雾颗粒在短时间内不能完全气化，有时会产生滴液，导致爆管。

3.2 炉膛出口烟道内易结焦

SNCR投入运行后，炉膛出口烟道内渣垢堵塞现象比以前严重。炉膛出口烟道内渣垢状态：最下层渣垢致密牢固呈灰白色、层状，较硬；中间层呈灰色，最上层呈灰黑色，自上而下越来越坚硬、致密。

分析认为：随着SNCR的投入，炉膛出口烟道内的湿度增大了，为SO2气体与煤粉燃烧生成的游离CaO反應提供了更为有利的条件，并生成易结晶析出的CaSO4●2H2O和CaSO4，使爐膛出口烟道内垢物中硫酸钙的比例增大，炉膛出口烟道内结垢量随喷入炉膛氨水的增多而提高，即SNCR的运行促进了炉膛出口烟道内堵塞，为此采取了以下措施：（1）改进运行工况。在保证脱硝效果的同时适当降低稀释水流量。（2）对喷射器系统进行改造，提高雾化效果，使氨水液滴大小和分布区域更均匀，液滴蒸发时间缩短。（3）对冷灰斗进行水封改造，使灰渣与水接触面减小，避免生成板结的CaSO4●2H2O。

4 结论

燃煤电站锅炉应用SNCR+SCR联合脱硝技术脱硝效果明显，该SNCR+SCR联合脱硝系统除催化剂和部分烟气分析仪表外，设备均实现了国产化，为国内同类燃煤锅炉脱硝改造提供了很好的借鉴。

参考文献

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[2]胡琦.SCR与SNCR混合脱硝技术在燃煤电厂的应用[D].华北电力大学，2009.

[3]赵海军，胡秀丽.燃煤电厂SNCR与SCR联合脱硝工艺介绍及故障分析[J].电力科学与工程，2012，28（4）：64-73.

（作者单位：神华宁夏煤业集团烯烃一分公司）