SNCR脱硝技术在CFB锅炉上的应用研究

楼琦

（浙江富春江环保热电股份有限公司 浙江省杭州市 311418）

摘要：近年来大批燃煤机组已经建设和投运脱硝装置，但仍有大量循环硫化床（CFB）锅炉由于其低污染燃烧和排放标準相对宽松没有建设脱硝装置，尤其是东北地区的中小型供热CFB锅炉一般在供暖期运行，本文通过实例介绍了SNCR脱硝技术在CFB锅炉上的应用仅供参考。

关键词：NOx；SNCR；水冷方形分离器；喷枪布置

一、工艺概述

SNCR脱硝技术是指在没有催化剂的情况下，将还原剂（尿素溶液或氨水）直接喷入炉膛内温度为800℃～1250℃的区域内，与

烟气中的NOx反应，生成N2和水，以达到脱除NOx的目的[1-2]。在800℃～1250℃范围内，NH3或尿素还原NOx的主要反应为：

氨水为还原剂：4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O

尿素为还原剂：4NO+2CO（NH2）2+O2→4N2+2CO2+4H2O2

由于SNCR脱硝技术系统简单，且对炉膛运行温度较为敏感，因此，脱硝效率具有一定的局限性，为达到更好的脱硝效果，实际运行中可向还原剂中加入一定量的钠盐、CO、H2O2和醇类等添加剂，能有效提高系统脱硝效率。

二、主流脱硝技术介绍

在目前烟气脱硝技术领域，火电厂大规模应用的脱硝技术主要包括选择性催化还原法（SCR）、选择性非催化还原法（SNCR）和SNCR/SCR联合脱硝技术。介绍如下：

1、SCR法（SelectiveCatalyticReduction，选择性催化还原法）。

SCR技术是向催化剂上游的烟气中喷入氨气或其它合适的还原剂，利用催化剂将烟气中的NOX还原成无害的N2和H2O，反应温度一般在300～400℃间。SCR法主要应用于大型煤粉炉，是目前国内主流脱硝技术，SCR系统NOX脱除效率通常很高，喷入到烟气中的氨几乎完全和NOX反应。一般来说，对于新的催化剂，氨逃逸量很低。但是，随着催化剂失活或者表面被飞灰覆盖或堵塞，氨逃逸量就会增加，为了维持需要的NOX脱除率，就必须增加反应器中NH3/NOX摩尔比。同时，由于反应条件受限及催化剂的消耗，其投资及运营成本也较高。

2、SNCR法（SelectiveNon-CatalyticReduction，选择性非催化还原法）

选择性非催化还原技术（SNCR）是一种不使用催化剂，在850～1150℃范围内，于烟气中直接还原NO的工艺。SNCR把还原剂如氨气、氨水、尿素稀溶液等喷入炉膛温度为850～1150℃的区域，还原剂迅速热分解出NH3并与烟气中的NOx进行反应生成N2和H2O。在无催化剂作用下，氨或尿素等氨基还原剂可选择性地还原烟气中的NO。

3、混合型SNCR/SCR技术。

混合型SNCR/SCR技术是将SNCR与烟道型SCR结合，SNCR承担脱硝和提供NH3的双重功能，利用烟道型SCR将上游来的NH3与NOx反应完全，从而提高整体脱硝效率，弥补SNCR装置效率有限的缺陷。以上3种脱硝工艺对比下来，SNCR比较简洁，具

有如下特点（以300MW机组为例）：

占地面积小（布置在锅炉本体上）；

投资成本低（不需要催化剂、系统造价大大降低，前期约2000万，SCR法脱硝前期投资在5000～6000万）；

运行成本较低（约0.004元/kWh）；

SNCR装置不增加烟气系统阻力；

SNCR不使用催化剂，不产生新的SO3，氨逃逸控制在10ppm以内，不会造成尾部烟道的积灰和腐蚀；

安装及操作较易。

三、工程概况

本文讨论的SNCR脱硝技术应用于某热电厂2台220t/h水冷方形分离器CFB锅炉，次高压中温CFB锅炉，采用Π型布置，单锅筒自然循环、集中下降管、平衡通风、水冷旋风气固分离器、尾部烟道内布置对流受热面。脱硝系统入口NOx实测最高浓度为246mg/m3（标干，6%O2），目前排放标准为≤200mg/m3，考虑到环保标准不断严格，脱硝系统出口按≤100mg/m3设计，氨逃逸≤8.2mg/m3，脱硝效率≥60%。

1、水冷分离器尿素喷枪布置特点

CFB锅炉采用清华大学研发的水冷方形分离器，其结构是四周用膜式水冷壁组成的方形，壁面作为炉膛壁面水循环系统的一部分与炉膛之间免除热膨胀节。烟气入口加速段由水冷壁管弯制成圆弧形，与入口处直壁面形成逐渐加速段。旋风分离室截面为多边形，拐角处用模式水冷壁填充成圆弧形，在水冷表面敷设了一层薄的耐火层进行防磨处理，烟气由中心筒排出。水冷方形分离器较圆形旋风分离器制造结构简单、易于安装；圆弧形入口加速段和圆弧形分离室内截面起导流和引流作用，有效降低流阻，提高分离效率；分离器紧贴炉膛布置减小锅炉体积，布置紧凑。在CFB锅炉上应用SNCR脱硝系统，对于圆形旋风分离器的尿素喷枪一般布置在水平烟道处，但水冷方形分离器贴炉膛布置，入口在锅炉出口中心线位置，无布置喷枪的空间，而在分离器内部布置喷枪则停留时间不足，影响脱硝效率。本工程尿素喷枪布置在锅炉出口处，沿方形分离器入口竖直方向在27～31m处均布4只，锅炉左右两侧共8只，通过调整雾化距离，使尿素溶液能够随烟气进入分离器入口，实现高效脱硝反应。

2、脱硝系统热态调试

2.1喷枪流量热态调平试验

对每台炉的喷射系统进行热态调平，使各喷枪的流量基本相同，调节尿素溶液压力能够满足雾化要求。喷枪雾化压缩空气压力调节至0.35MPa，将每台炉的电动调节阀开到80%后调节自力式调节阀（阀后调节），使炉前分配器的尿素溶液压力达到0.36MPa，对角调节每支喷枪金属转子流量计前手动阀，使流量控制在0.12m3/h，调平过程中注意观察炉前分配器尿素溶液压力，同时调整自力式调节阀确保压力稳定。热态调平后需检查每支喷枪的雾化情况，并根据NOx排放浓度调节电动调节阀开度，当总流量在0.8m3/h左右时，NOx排放在100mg/m3以内调平后喷枪流量。

2.2最大脱硝效率试验

在尿素溶液压力不变的情况下调整电动调节阀考察最大脱硝效率。当尿素溶液流量增大到1.1m3/h后，脱硝效率基本不会随着尿素流量增大而有明显提高，并且氨逃逸明显升高，原始NOx排放浓度为234mg/m3，投入脱硝后NOx排放浓度最低达到60mg/m3，最大脱硝效率为74%左右。通过DCS监测投入脱硝30min左右NOx浓度基本稳定。

结束语

综上所述，SNCR脱硝工艺应用于圆形旋风分离器CFB锅炉和煤粉炉上具有较好脱硝效果的基础上，通过实际工程应用与现场测试证明，SNCR脱硝系统同样适用于水冷方形分离器的CFB锅炉，并且脱硝效率在60%以上，最大脱硝效率能达到74%左右，NOx排放浓度能够控制在100mg/m3以内。

参考文献：

[1]王小娥.选择性非催化还原烟气脱硝技术在CFB锅炉及煤粉炉上的应用比较[D].上海交通大学，2014.

[2]李明波，杜向前，巴换粉，徐枫，张岗，张立刚.SNCR脱硝技术在循环流化床锅炉上的应用[J].中国环保产业，2014，02：13-15.

[3]秦光耀.SNCR脱硝技术在480t/h循环流化床锅炉上的应用[J].资源节约与环保，2014，05：13-14.