600t/d垃圾焚烧炉SNCR优化分析

张苏安

【摘  要】通过试验调整并记录炉膛温度、氨氮比、省煤器出口氧量对SNCR系统脱硝效率的影响，分析总结出SNCR系统调整最优参数。

【关键词】温度;氨氮比;氧量

1.概述

选择性非催化还原（SNCR）技术是一种成熟的NOx控制处理技术。此方法是在870～1205℃下，将氮还原剂（一般是氨或尿素）喷入烟气中，将NOx还原，生成氮气和水。

结合600t/d生活垃圾焚烧发电项目SNCR优化調整试验，针对反应温度、氧量、氨氮比为主的参数对效率进行研究分析，找到这些参数对脱硝效率影响的规律，更好的应用于生产中，进而有效控制氮氧化物的排放[1]。

2.温度对脱硝效率的影响

2.1 温度对脱硝效率影响机理

SNCR脱硝技术是利用高温热能作为NO/NH3反应的活化能，使得NO/NH3发生化学反应生成无污染的N2和H2O，高温环境是反应发生的先决条件。实验表明，NH3还原NO的反应只能在870～1205℃的狭小的温度区间内才能以一个合适的速率进行。

2.2 试验内容

某电厂600t/d生活垃圾焚烧发电项目，1、2、3、4号喷枪为一组安装在前墙约20m高度位置。在NH3与H2O浓度、流量不变的前提下，维持蒸发量与含氧量相对的稳定，测量烟气中的NOx的含量，找到反应温度与脱硝效率之间的关系。

试验步骤如下：

维持NH3与H2O的流量不变，投入喷枪1，2，3，4号，保证燃烧工况相对稳定，记录烟气流量、蒸发量、炉膛温度、含氧量、NOx、烟气中逃逸氨等数值。试验进行7个小时，截取的工况时间间隔不得少于10分钟。

2.3 试验结果

实验结果表明在800℃～900℃之间，负荷稳定、含氧量波动较小、氨水与软水的使用量固定的情况下，NOx的排放值比较稳定，也就意味着在这个温度区间内脱硝反应速率处于稳定状态;当反应温度接近900℃时，NOx的排放值急剧下降，脱硝反应的速率急剧增大，反应更加迅速，900℃是该项目脱硝反应的一个拐点。900℃之后，随着温度提高，NOx排放值并没有进一步的降低的趋势，而是逐渐趋于平稳，说明再次提高反应温度小范围内并不会提高脱硝效率。当脱硝温度高于1000℃后，焚烧炉出口温度势必高于1050℃，这会引发锅炉本体高温腐蚀及结焦等一系列危害设备安全的问题;脱硝反应温度低于800℃时，会导致炉膛整体温度低于850℃两秒，不能满足环境排放指标。

3.氨氮比的调整

3.1 试验原理

氨氮比（NSR）指的是反应体系中氨和NOx的摩尔比与理论上氨还原NOx反应的当量摩尔比之间的比值。氨水密度为0.91g/cm3。

3.2 试验内容

试验步骤如下：

1、通过固定氨水流量，改变软水流量，寻找脱硝效率最好的软水喷射量作为固定软水流量。

2、在含氧量与负荷相对稳定的情况下，记录未喷氨水前氮氧化物的浓度，烟气量;

3、喷入氨水后，采集烟气量、氮氧化物浓度、氨逃逸浓度。

4、逐渐增加氨水的使用量，采集烟气量、氮氧化物浓度、氨逃逸浓度。

5、重复过程4。当氨逃逸值超过国标后，停止试验。

3.3试验结果

在氨水投入量不变的条件下，随着软水使用量增加，NOx排放值呈下降趋势，当软水量达到100L/h以后，随着软水使用量的增加，NOx排放值几乎保持不变。从试验中可以看出，氨水流量不变，当软水喷射量达到100L/h时候，氨水能够均匀的分布炉膛内参与脱硝反应，提高反应效率，减少NOx排放，降低氨逃逸。

将软水流量固定在100L/h，通过改变氨水喷射量对NOx浓度进行调整，找到脱硝效率最高的氨氮比。结果表明当n值大于0.8后，脱硝效率并没有提高（考虑是烟气的停留时间、烟气组分、炉膛温度、氨水雾化效果及粒径等因素的影响），逃逸氨量超过了允许值。因此，在考虑设备安全的情况下追求最佳的脱硝效率，其对应的n值在0.8。

4.含氧量对脱硝效率的影响

4.1 试验原理

当未投氨水时候，在炉膛高温环境下，如果含氧量超过一定值，会产生热力型的氮氧化物生成，导致CEMS检查中NOx增加。但是在脱硝反应中，氧气是不可或缺的部分，通过试验，找到一个最佳的含氧量范围，保证脱硝效率处于高水平状态。在垃圾性质稳定、炉膛温度波动范围较小的情况下，维持氨水喷射量不变，通过观察含氧量的变化对NOx指标的影响[2]。

4.2 试验结果

试验结果表明，随着锅炉出口省煤器位置含氧量的减少，NOx排放成降低趋势，当含氧量为零时，NOx排放达到最低值。在锅炉正常运行中，含氧量过低导致锅炉受热面处于还原气氛下，加剧受热面腐蚀与结焦，对锅炉的经济运行及设备安全造成严重危害。含氧量过高会导致热力型NOx排放增加，排烟损失也增加，降低锅炉效率。因此，可将含氧量控制在3-6%之间，既减少了NOx的排放，又保证了设备安全和锅炉效率[3]。

5.总结

综上所述，结合项目现场特点，对SNCR的优化试验主要从三个方面进行总结：

1、从脱硝反应温度上着手，在800℃～1000℃区间内，找到最佳的脱硝反应温度区间。800℃～900℃之间，提高反应温度，对NOx值影响很小，当处于900℃时，给脱硝反应提供的活化能达到一个限值，脱硝反应更加迅速，脱硝效率进一步提高。900℃之后，NOx排放值稳定，说明此时温度已经不是影响反应的主要因素了。因此，可将反应温度控制在900℃～980℃之间，促使反应更加迅速彻底。

2、从脱硝氨氮比入手，找到脱硝效率最高、氨逃逸满足规定值的氨氮比。根据NOx值减少量以及氨逃逸情况，确定效率最优n值0.8，最大程度提高氨的利用率。

3、从含氧量角度进行分析，含氧量是存在一个最优区间，通过试验得出此区间为3%～6%之间。

参考文献：

[1]汪伟，费月秋.垃圾焚烧炉SNCR脱硝系统的优化与研究[J].华章，2013（26）.

[2]夏子卿，张志坤，高海鸣，et al.垃圾焚烧烟气脱酸系统新型半干法工艺研究[J].环境卫生工程，2011，19（3）：27-28.

[3]朱勇.垃圾发电厂半干式反应塔脱酸效率影响因素分析[J].中国高新技术企业（中旬刊），2014（7）.

（作者单位：安徽新力电业高技术有限责任公司）