SNCR脱硝技术你真的了解吗？5个典型案例为你解答，sncr脱硝

北极星环保网讯:01丨什么是SNCR技术？

SNCR即为选择性非催化还原法，是一种经济实用的NOx脱除技术，其原理是以NH3、尿素等作为还原剂，在注入到锅炉之前雾化或者注入到锅炉中靠炉内的热量蒸发雾化。在适宜的温度范围内，气相的氨或者尿素就会分解为自由基NH3和NH2，在特定的温度和氧存在的条件下，还原剂与NOx的反应优于于其他反应而进行。还原剂有不同的反应温度范围，此温度范围称为温度窗口，对本方法的脱硝效率有较大影响。

02丨SNCR的反应机理是什么？

SNCR是一种不用催化剂，在850-1100℃范围内还原NOx的方法。SNCR技术是把还原剂如氨、尿素喷入炉膛温度为850-1100℃的区域，该还原剂迅速热分解成NH3并与烟气中的NOx进行SNCR反应生成N2和H2O。该方法以炉膛为反应器，可通过对锅炉进行改造实现。SNCR反应物贮存和操作系统与SCR系统是相似的，但它所需的氨和尿素的量比SCR工艺要高。

在炉膛850-1100℃这一狭窄的温度范围内，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NOx，基本上不与烟气中的O2反应，主要反应为：

氨为还原剂：

NH3+NOx→N2+H20

尿素为还原剂：

CO(NH2)2→2NH2+CO

NH2+NOx→N2+H20

CO+NOx→N2+CO2

当温度过高时，超过反应温度窗口时，氨就会被氧化成NOx：

NH3+O2→NOx+H20

SNCR工艺的NOx脱除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。研究表明SNCR工艺的温度控制至关重要，最佳反应温度是950℃，若温度过低，NH3的反应不完全，容易造成NH3泄漏；而温度过高，NH3则容易被氧化为NOx，抵消了NH3的脱除效率。温度过高或过低都会导致还原剂的损失和NOx脱除率下降。通常涉及合理的SNCR工艺能达到30%-70%的脱除效率，80%的效率也有文献报道。

03丨SNCR脱硝效率的影响因素有哪些？

1.温度范围

NOx的还原反应发生在一特定的温度范围内（最佳的反应温度850℃-1100℃）。

2.合适的温度范围内可以停留的时间

停留时间：指反应物在反应器内停留的总时间；在此时间内，NH3、尿素等还原剂与烟气的混合、水的蒸发、还原剂的分解和NOx的还原等步骤必须完成；停留时间的大小取决于锅炉的气路的尺寸和烟气流经锅炉气路的气速；SNCR系统中，停留时间一般为0.001s～10s。

3.反应剂和烟气混合的程度

混合程度：要发生还原反应，还原剂必须与烟气分散和混合均匀；混合程度取决于锅炉的形状与气流通过锅炉的方式。

4.NH3/NOx摩尔比（化学当量比）

5.未控制的NOx浓度水平

6.气氛（氧量、一氧化碳浓度）的影响

7.氮剂类型和状态

04丨SNCR技术的应用前景如何？

SNCR在不同的锅炉中的应用。对于某些垃圾炉、CFB锅炉，由于其炉膛内的温度正好处于其反应温度窗内，因此SNCR适应性比较好，喷氨点的设置和控制比较简单。而且由于不经过对流受热面，炉膛内的温度又相对稳定，所以运行的可靠性相对要好一些。因此SNCR在这类锅炉的应用比较多。

对于电站锅炉，反应温度窗处于高温对流受热面区域。在这个区域，烟气温度受燃料，燃烧配风等调整和变化以及锅炉负荷的变动影响较大，反应温度窗会沿着烟气流动方向迁移，因此SNCR设计时会设置多个喷射取。另外，在烟道截面上，烟气温度分布不均匀，在不到200℃的最佳反应温度窗内，烟气温度偏差可能达到100℃以上，SNCR的先天补足在此暴露无疑。

要解决反应温度窗的迁移的问题，烟气温度的测量就是良好控制的前提。在这么高的温度下，现有的技术水平，从测点数量、成本、测量的可靠性、仪表的损坏率都会有一些问题。

北极星环保网讯:01丨什么是SNCR技术？

SNCR即为选择性非催化还原法，是一种经济实用的NOx脱除技术，其原理是以NH3、尿素等作为还原剂，在注入到锅炉之前雾化或者注入到锅炉中靠炉内的热量蒸发雾化。在适宜的温度范围内，气相的氨或者尿素就会分解为自由基NH3和NH2，在特定的温度和氧存在的条件下，还原剂与NOx的反应优于于其他反应而进行。还原剂有不同的反应温度范围，此温度范围称为温度窗口，对本方法的脱硝效率有较大影响。

02丨SNCR的反应机理是什么？

SNCR是一种不用催化剂，在850-1100℃范围内还原NOx的方法。SNCR技术是把还原剂如氨、尿素喷入炉膛温度为850-1100℃的区域，该还原剂迅速热分解成NH3并与烟气中的NOx进行SNCR反应生成N2和H2O。该方法以炉膛为反应器，可通过对锅炉进行改造实现。SNCR反应物贮存和操作系统与SCR系统是相似的，但它所需的氨和尿素的量比SCR工艺要高。

在炉膛850-1100℃这一狭窄的温度范围内，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NOx，基本上不与烟气中的O2反应，主要反应为：

氨为还原剂：

NH3+NOx→N2+H20

尿素为还原剂：

CO(NH2)2→2NH2+CO

NH2+NOx→N2+H20

CO+NOx→N2+CO2

当温度过高时，超过反应温度窗口时，氨就会被氧化成NOx：

NH3+O2→NOx+H20

SNCR工艺的NOx脱除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。研究表明SNCR工艺的温度控制至关重要，最佳反应温度是950℃，若温度过低，NH3的反应不完全，容易造成NH3泄漏；而温度过高，NH3则容易被氧化为NOx，抵消了NH3的脱除效率。温度过高或过低都会导致还原剂的损失和NOx脱除率下降。通常涉及合理的SNCR工艺能达到30%-70%的脱除效率，80%的效率也有文献报道。

03丨SNCR脱硝效率的影响因素有哪些？

1.温度范围

NOx的还原反应发生在一特定的温度范围内（最佳的反应温度850℃-1100℃）。

2.合适的温度范围内可以停留的时间

停留时间：指反应物在反应器内停留的总时间；在此时间内，NH3、尿素等还原剂与烟气的混合、水的蒸发、还原剂的分解和NOx的还原等步骤必须完成；停留时间的大小取决于锅炉的气路的尺寸和烟气流经锅炉气路的气速；SNCR系统中，停留时间一般为0.001s～10s。

3.反应剂和烟气混合的程度

混合程度：要发生还原反应，还原剂必须与烟气分散和混合均匀；混合程度取决于锅炉的形状与气流通过锅炉的方式。

4.NH3/NOx摩尔比（化学当量比）

5.未控制的NOx浓度水平

6.气氛（氧量、一氧化碳浓度）的影响

7.氮剂类型和状态

04丨SNCR技术的应用前景如何？

SNCR在不同的锅炉中的应用。对于某些垃圾炉、CFB锅炉，由于其炉膛内的温度正好处于其反应温度窗内，因此SNCR适应性比较好，喷氨点的设置和控制比较简单。而且由于不经过对流受热面，炉膛内的温度又相对稳定，所以运行的可靠性相对要好一些。因此SNCR在这类锅炉的应用比较多。

对于电站锅炉，反应温度窗处于高温对流受热面区域。在这个区域，烟气温度受燃料，燃烧配风等调整和变化以及锅炉负荷的变动影响较大，反应温度窗会沿着烟气流动方向迁移，因此SNCR设计时会设置多个喷射取。另外，在烟道截面上，烟气温度分布不均匀，在不到200℃的最佳反应温度窗内，烟气温度偏差可能达到100℃以上，SNCR的先天补足在此暴露无疑。

要解决反应温度窗的迁移的问题，烟气温度的测量就是良好控制的前提。在这么高的温度下，现有的技术水平，从测点数量、成本、测量的可靠性、仪表的损坏率都会有一些问题。

另外一个问题就是氨氮摩尔比的问题。氨氮摩尔比是获得高的脱硝效率、低的漏氨和稳定的性能的重要因素。首先，SNCR还原反应的氨氮摩尔比不象SCR一样固定为1：1，随着反应条件的变化，这个比例是一个变化的值。然后，在SNCR的喷氨区，NOx的分布的均匀性很差，而且没有使NOx分布变得均匀的混合手段，因此要获得接近最佳氨氮摩尔比几乎是不可能的。NOx测量的环境以及NOx测量仪的成本，使得动态准确获得NOx的分布数据比获得烟气温度有关数据的困难大得多。

SNCR的脱硝效率，随着锅炉的性能设计和受热面布置的不同，所能达到的极限也不同。如果在锅炉设计的时候，在性能设计和受热面设计时为SNCR而改变，那么SNCR会容易一些。但是这样大多是得不偿失的。所以在具体项目上SNCR的可行性论证，要等锅炉设计基本方案出来以后，才能说脱硝效率能够有望达到多高的水平。

05丨如何让SNCR脱硝效率最大化？

首先，假设烟气温度和NOx测量技术的发展以及成本的降低，使准确、及时、可靠、地动态测量可能的反应区域内的尽可能多的温度以及进出口NOx数值成为可能。然后，按照烟气流动方向和烟道截面方向的布置足够多的喷氨区域，按照测量的数据对喷氨量进行精确调控。

最理想的情况是：在布置锅炉受热面的时候，在同一级过热器或者再热器受热面在适当的地方从中间拉开，为自由布置喷氨区域提供方便，甚至将对反应温度区有意多留长一点的净空。理论上，比如一个600MW的锅炉，可以在烟道断面上划分21个的区，沿烟气流动方向布置3个区，这样总共63个区，需要63个高性能的流量测量计和调节阀，63个温度测量点，42个NOx测量仪。按照这样的设计，脱硝效率一般达到70%应该不成问题吧。

06丨总结

综上，SNCR确实存在一些问题：1、温度窗口窄；2、还原剂混合效果差；3、氨逃逸高。综合导致了SNCR效率低、炉型适应性差的缺点。但是，由于SNCR具有系统简单，改造方便，投资少等特点，在流化床、中小型电厂改造项目、垃圾焚烧炉上还是具有一定优势。此外，在综合性价比合适的前提下，如锅炉设计能兼顾SNCR技术特点，那么SNCR脱硝效率和稳定性还会提升。

案例一：某电厂125MW机组选择性非催化还原脱硝

1装置简述

本工程SNCR脱硝系统选用的脱硝剂是尿素。固体尿素经加水溶解为尿素溶液,再用输送泵送至炉前喷枪。

1.1尿素溶液输送系统

尿素溶液储罐里的尿素溶液由供液泵输送,供液泵出口处设有稀释水路,根据运行要求将尿素溶液稀释,稀释后的尿素溶液再经不锈钢伴热管送至炉前喷射器(以下简称喷枪),通过不锈钢软管与喷枪连接。

1.2喷射器布置

锅炉共布置42只喷枪,分3层布置在炉膛燃烧区域上部和炉膛出口处。前墙和侧墙喷枪分别布置在28.5m、26m、23.5m标高处,后墙喷枪布置在27.3m、25.4m和23.5m标高处。锅炉高负荷运行时,投运上两层喷枪,低负荷运行时,投运下两层喷枪。在SNCR脱硝系统投运时,一般投运一层或两层喷枪即可,其余停运喷枪由控制系统控制退出炉膛,以避免喷枪受热损坏。

1.3炉前喷射设备

喷枪(含喷嘴)采用不锈钢制造,包括喷枪本体、喷嘴座、雾化头、喷嘴罩4部分。喷枪本体上的尿素溶液进口和雾化蒸汽进口为螺纹连接,通过两根金属软管分别与尿素溶液管路、蒸汽管路连接。软管后面的尿素溶液管路、蒸汽管路上就近各布置一个球阀。

每只喷枪都配有电动推进器,实现自动推进和推出喷枪的动作。推进器的位置信号接到SNCR脱硝控制系统上,与开(停)雾化蒸汽和开(停)尿素溶液的阀门动作联动,实现整个SNCR脱硝系统喷枪自动运行。

2试验方法介绍

本次试验测量的样品包括NOx、O2及NH3。

2.1NOx和O2的测量

NOx的测量仪器为西门子公司ULTRAMAT23型红外NOx分析仪,O2的测量仪器为M&CPMA10型O2分析仪。在每个反应器的测孔上用网格法测量,每孔测3点。

2.2氨泄漏率的测量

氨泄漏率的测量按照EPAmethodCTM027标准,采样系统如图1所示。A反应器和B反应器各测量3点。样品分析仪器为Orion951201型氨电极,使用NH3标准溶液分区间标定。当NH3质量浓度在0.1～1mg/m3时,用0.1mg/m3和1mg/m3的NH3标准溶液进行标定;当NH3质量浓度在1～10mg/m3时,使用1mg/m3和10mg/m3的NH3标准溶液进行标定。用标定好的氨电极对样品进行测量。

3试验结论

从本次试验可以看出:脱硝率大于30%,氨逃逸率小于7.6mg/m3。

国外的运行经验表明,随着氨逃逸率的增高,空气预热器清洗间隔时间大大缩短,建议在保证脱硝率的情况下尽量减小氨逃逸率(德国通常控制在1.5mg/m3以下)。两次试验的结果见表3。

从表3可以看出,尿素质量分数为12%时的各项参数更优。

随着国家颁布实施新的大气排放标准,对电站锅炉的NOx排放已提出要求,SNCR脱硝技术将会得到推广应用,并进一步得到完善。在某电厂的应用实际说明,在保证脱硝率的同时,应尽量减小氨逃逸率,以满足环保要求,并保证设备的正常稳定运行。

案例二：日本某水泥厂应用选择性非催化还原法降低NOx

1设备简介

K工厂有SP窑和NSP窑共3台,这里介绍了安装于一台NSP窑(7#窑,DD型分解炉,产量4200t/d)上的SNCR降低NOx设备。窑外分解技术是目前先进和主流的水泥生产工艺,典型的窑外分解技术的热工设备包括窑、分解炉和预热器。煤粉和助燃空气由喷煤嘴喷出在窑内燃烧,火焰温度约1800℃,窑内烟气温度约1600℃,窑内煅烧产品温度约1450℃,尿素添加喷嘴处位于窑和分解炉之间,温度约1000℃。

2工艺流程

K工厂尿素添加的工艺流程见图2。

在溶解罐中将固体尿素用水溶解为浓度为20%(W/W)的水溶液,经过过滤由输送泵送入储存罐,储存罐中的尿素溶液经再次过滤后进入添加泵,出添加泵的溶液经过滤后进入流量调节阀和流量计,经计量的溶液进入喷嘴,在喷嘴内与压缩空气混合,雾化后喷入分解炉内。喷嘴位置在分解炉中部(位置见图2),有两个喷嘴。主要设备规格参数见表2,主要设备的运行工艺参数见表3。

3设备运行状况

在采取SNCR和降低NOx的措施之前,K工厂已经采取了如下的措施:

(1)采用能够抑制NOx生成的3通道火嘴;

(2)降低窑尾废气的氧气含量;

(3)降低火嘴火焰的最高温度。

使NOx的排放有了一定幅度的降低。尽管如此,依然达不到日本国家标准的规定。所以K工厂进一步采取了添加尿素的二次措施。2003年8月日本政府环境监测部门对K工厂3条窑的废气NO浓度进行了测量,结果见表5。

K工厂的的尿素添加设备安装运行10a来,运转情况良好,极少出现故障。

4单项关键技术问题

4.1喷嘴位置的确定

确定喷嘴位置主要考虑设备内部的气体温度,尿素还原NOx反应的适宜温度为950℃～1050℃,K工厂的喷嘴位于分解炉的中部(如图1所示),此处内部气体温度约1000℃。

4.2尿素溶液的雾化要求

尿素还原NOx反应的适宜温度为950℃～1050℃,由于下述原因:①分解炉内存在明显的向下的温度梯度;②分解炉内气体高速流动。

要求尿素与NOx必须在很短的时间内完成反应,否则尿素就会流动到较低的温度区域,明显降低尿素还原NOx的反应程度。为了使尿素与NOx的反应在很短的时间内完成,必须对尿素溶液进行良好的雾化。对尿素溶液进行良好的雾化,必须选择喷嘴的结构和喷嘴处的液体、气体压力和流量。

4.3喷嘴处的液体、气体的压力和流量

喷嘴处的液体压力0.4MPa,液体流量110kL/h。喷嘴处的气体压力0.3MPa,气体流量120Nm3/h。

4.4喷嘴的结构

喷嘴的质量是尿素添加设备的技术关键,喷嘴的结构设计应该首先保证使尿素溶液具有良好的雾化效果,其次应考虑喷嘴本身处于高温部位,应具有良好的耐热性能,不易烧损。喷嘴的结构见图5。

4.5喷嘴的制作参数

喷嘴的制作参数为:最大空气压力:0.4MPa;尿素溶液最大压力:0.4MPa;最大空气流量:120Nm3/h;尿素溶液流量:0.42～4.2m3/h;气水体积比:28.6;喷射角度:60°。

案例三：选择性非催化还原法在电站锅炉上的应用

1锅炉简介

锅炉系HG-410/9.8-YW15型，采用中间仓储式制粉系统，热风送粉，四角切圆燃烧。炉膛截面为9.98m×9.98m的正方形，炉膛总标高39m。锅炉燃用神华煤与准格尔煤的混煤。锅炉原始NOx排放根据负荷的不同在510~750mg/m3左右。浙江大学对该锅炉进行常规煤粉再燃技术的改造后，在各个负荷下NOx排放均能达到350mg/m3以下，同时分别在满负荷及70%负荷条件下达到了51%和57%的最高脱硝效果。但要达到200mg/m3以下的排放标准，单独靠再燃技术很难实现，因此浙江大学采用了在再燃的基础上进一步对该锅炉进行SNCR的技术改造，即在该锅炉上实施联合Reburning/SNCR技术。

2 SNCR机理及系统简介

2.1SNCR机理

喷射尿素溶液的选择性非催化还原(SNCR)技术，在国外简称NOxOUT，是将一定浓度的尿素溶液喷入锅炉合适的温度区域即所谓的温度窗口中，与烟气进行混合。尿素受热分解为氨气、异氰酸等物质，这些物质再与烟气中的NOx主要通过式(1)~(3)反应而生成氮气与水。

SNCR整套系统根据各自功能的不同主要可以分为配药/稀释子系统及炉前喷射子系统两大部分，各自的介绍如下。

2.2 SNCR配药/稀释子系统

SNCR的配药/稀释子系统详见图1。袋装尿素由叉车搬运倒入溶解池中，同时向溶解池中注入热水使尿素溶解。待尿素溶解完全后，通过尿素溶液输送泵将尿素溶液输送至尿素溶液储罐储存。当系统投运时，通过尿素溶液给料泵以一定流量输送尿素溶液至混合器处并经由稀释水泵输送过来的稀释水稀释后送往炉前喷射系统。

2.3炉前喷射子系统

锅炉SNCR炉前喷射子系统的结构如图2所示。炉前喷射系统共分为上下4层，从下到上依次标记为第1喷射层、第2喷射层、第3喷射层、第4喷射层。每一喷射层均由尿素溶液、雾化蒸汽两路管道以及若干支喷枪组成。其中第1、2、3层，有单层喷枪14支；第4层有单层喷枪7支。每一层喷枪的布置位置均在炉膛折焰角附近。

3结论

在410t/h锅炉上进行SNCR技术改造并结合已实施的再燃技术，NOx排放在各个负荷下均能达到200mg/m3以下的要求，同时氨泄漏小于7.6mg/m3。

（1）根据负荷的不同，在较低下联合Reburning/SNCR技术可获得64.7%~78.6%的脱硝效果。在51%负荷下通过增大到1.7获得了高达89.0%的脱硝率。

（2）低负荷条件相对高负荷条件更易获得较高脱硝率并保持较低的氨泄漏量，可能是由于低负荷条件下炉内烟气流速相对较低，还原剂在炉内的混合较好及停留时间较长等造成的。

（3）由于炉膛内喷枪布置及锅炉结构的关系，使得同一层喷射的还原剂在炉内的停留时间等不一致，因而在尾部烟道氨气测量截面中靠尾部前墙的烟气中氨含量要较靠尾部后墙的大一些。

（4）SNCR的投运对飞灰含碳量、排烟温度及尾部CO排放并没有显著影响，即其对燃烧的影响是较小的。

（5）SNCR过程需要喷入溶解尿素并提供喷射动量用的水，因而会降低喷射当地烟温、增加尾部排烟量等，使锅炉效率在实验过程中降低了0.52%~0.68%。

案例四：以尿素为还原剂的SNCR脱硝技术在电厂的应用

利港电厂三期2台600MW燃煤发电机组于2006年12月同时投产。该机组锅炉采用Alstom技术设计，由上海锅炉厂生产。锅炉采用炉膛分级燃烧以及燃尽风的低NOx切圆燃烧技术，此外还配备了以尿素作为还原剂的SNCR脱硝装置。

由于锅炉本身设有低NO燃烧器，NO的排放浓度已低于现行环保排放标准，所以利港电厂要求SNCR的脱硝效率仅在25%以上。实际证明，低NOx燃烧器与SNCR技术相结合产生了良好的脱硝效果。为便于现场设备的安装，制造商采用模块化的供货方式。每个模块在脱硝流程中都具备一定的功能。具体如下：

1循环模块

循环模块的作用将储存罐中50%浓度的尿素溶液输送至锅炉上部平台的分配模块并在尿素溶液储罐和计量模块之间循环，以保证反应剂的持续供应并保持尿素溶液维持一定的温度。

2墙式喷射器与多喷嘴喷射器

由于尿素溶液存在一定的腐蚀性，尿素溶液喷入炉膛的喷射器全部用3.6L不锈钢制造。墙式喷射器分布在锅炉前墙、燃烧器的上方，其外形类似于锅炉短式吹灰器，多个喷射器成为组。可以想象，仅凭前墙墙式喷射器无法使还原剂在炉膛内均匀混合。这样就不能得到高的脱硝效率。所以必须增加多喷嘴喷射器。

多喷嘴喷射器分布在锅炉两侧墙，其外形类似于锅炉伸缩式吹灰器。为保证还原剂在整个锅炉宽度方向对NOx进行有效拦截，多喷嘴喷射器设若干对喷嘴，喷嘴数量视炉膛内管屏间距而定。通过雾化空气，形成雾化颗粒状的尿素被送入锅炉烟气中。

由于多喷嘴喷射器在炉膛中的工作温度较高，所以在喷射器内部通有除盐水作为多喷嘴喷射器冷却水。多喷嘴枪喷射器配带减速箱的电动伸缩机构，当喷射器不使用、喷射器套管冷却水流量不足、冷却水温度高或雾化空气流量不足时，多喷嘴枪喷射器会自动从锅炉中退出。

3计量站模块

喷射区计量模块是脱硝控制的核心装置，用于精确计量和独立控制到锅炉或焚化炉内每个喷射区的尿素溶液浓度。该模块采用独立的化学剂流量控制，通过区域压力控制阀与就地PLC控制器的结合并响应来自于机组燃烧控制系统、NOx和氧监视器的控制信号，自动调节反应剂流量，对NOx浓度、锅炉负荷、燃料或燃烧方式的变化做出响应，打开或关闭喷射区或控制其质量流量。

4分配模块

分配模块用来控制到每个喷枪的雾化/冷却空气、混合的化学剂和冷却水的流量。空气、混合的化学剂可以在该模块上调节，达到适当的空气/液体质量比率，取得最佳的NOx还原效果。

选择SNCR工艺需注意的问题

（1）目前国内没有现成的50%尿素溶液采购，所以电厂需从化肥厂买来袋装尿素自行配制成尿素溶液。由于尿素的溶解过程是吸热反应，其溶解热高达-57.8cal/g（负号代表吸热）。也就是说，当1克尿素溶解于1克水中，仅尿素溶解，水温就会下降57.8℃。而50%的尿素溶液的结晶温度是16.7℃。所以，在尿素溶液配制过程中需配置功率强大的热源，以防尿素溶解后的再结晶。在北方寒冷地区的气象条件下，该问题将会暴露的更明显。

（2）在整个脱硝工艺中，尿素溶液总是处于被加热状态。若尿素的溶解水和稀释水（一般为工业水）的硬度过高，在加热过程中水中的钙、镁离子析出会造成脱硝系统的管路结垢、堵塞。因此，必须在尿素中添加阻垢剂或采用除盐水作为脱硝工艺水。

（3）由于多喷嘴喷射器工作在炉膛内部高温区，为防止喷射器冷却水管路内部结垢。需采用除盐水作为多喷嘴喷射器冷却水。一般来说，除盐水来自凝汽器。凝水泵送并经减压后进入多喷嘴喷射器，与多喷嘴喷射器换热、减压后再返回凝汽器。单个多喷嘴喷射器所需冷却水在10-15吨之间。所以，在老机组改造中必须考虑是否有除盐水的富裕量。

（4）在SNCR脱硝工艺中，厂用气的耗量也是较大的。喷射雾化需要厂用气，设备的冷却需要厂用气，管路吹扫也需要厂用气。有资料表明，2×600MW机组脱硝平均需消耗50Nm3/min。在老机组改造中也需要考虑厂用气的富裕量。

（5）电厂对粉煤灰有较好的综合利用能力或燃煤的硫份较高时，则SNCR工艺的氨逃逸率不宜超过10ppm。

总结和建议

SNCR脱硝技术占地面积小、对锅炉改造的工作量少、施工安装周期短、节省投资，较适合于老厂改造。

尿素颗粒或尿素溶液在运输和储存的安全性远远高于液氨，以尿素作为还原剂的SNCR技术对于场地受限的电厂的脱硝改造将有一定优势。

由于SNCR脱硝效率较低，SNCR可以协同低NOx燃烧器改造或简易SNCR等其他脱硝方式，在优化投资成本的前提下以期获得满意的脱硝效率。

建议在脱硝改造前的项目可行性研究中，应对电厂的工业水源、电源、汽源、气源、除盐水量及其输送能力的备用情况进行详细的调查，从而找到适合本厂的最优SNCR脱硝方案。

案例五：广州瑞明电力对SNCR脱硝技术的应用

在国家政策对发电企业环保治理的要求越来越严格,以及发电企业要为社会的环境保护不断做出新贡献的理念之下,广州瑞明电力股份有限公司在投入2台420t/h锅炉的烟气脱硫系统以后,又着手在烟气脱硝、降低NOx排放方面进行技术改造。

一方面采用低NOx燃烧技术,另一方面应用选择性非催化还原(ivenon2catalyticreduction,SNCR)脱硝技术对2台420t/h锅炉进行炉内脱硝的技术改造。此工程于2005年11月立项,由广州宇阳电力科技有限公司组织,参加者有广州瑞明电力股份有限公司、黄埔发电厂、浙江大学热能工程研究所、浙江省天正设计有限公司、杭州家和智能控制有限公司等单位。

针对SNCR技术开发的关键问题,结合瑞明电厂锅炉的实际情况,进行了认真的研究,为获得SNCR系统的设计依据,对锅炉的炉膛温度场、炉膛气氛场和烟气排放特性进行了测试,整个工程经历了可行性研究、初步设计和施工设计的审查,最后于2007年7月2号在锅炉的大修期间完成了SNCR脱硝系统的安装和系统的冷热态调试,使系统能正常投入运行。

2号锅炉的SNCR脱硝系统于2007年12月经历了168h试运行,在2008年1月下旬由广东省电力节能检测中心进行了性能验收试验,并且于3月份由广州市环保监测站进行了测试验收。试验结果表明,广州瑞明电力股份有限公司把SNCR脱硝技术用于锅炉炉内脱硝取得了预期的效果,脱硝率大于30%,可达到50%,氨逃逸量不超过3×10-6(在脱硝率为30%时)。目前广州瑞明电力股份有限公司又开始了1号锅炉的SNCR脱硝工程。

1SNCR脱硝系统的机理和组成

1.1SNCR脱硝系统的脱硝机理

SNCR脱硝技术是一种成熟的NOx控制处理技术。具体方法是当烟气温度在870～1200℃时,将氮还原剂(一般是氨或尿素)喷入烟气中,把NOx还原,生成氮气和水。它与选择性催化还原(ivecatalyticreduction,SCR)技术不同,SCR由于使用了催化剂,因此可以在很低的温度下脱除NOx。

两种方法都是利用氮还原剂对NOx还原的选择性,有效地避免了SNCR还原剂与富氧烟气中过量的氧气反应,因此称之为选择性还原方法。这两种方法的化学反应原理相同,其差异在于氮还原剂喷入的场合:SNCR是在高温的炉膛上部区域或对流烟道喷入;SCR则将氮还原剂喷入布置在低温的催化反应塔内。

在可供选择的还原剂中,尿素具有运输存储简单安全、货源易得等优点。因此,选择尿素作为NOx的还原剂。

尿素(NH2)2CO喷入炉内后,与NO的反应机理如下:

1.2SNCR脱硝系统的组成

SNCR脱硝系统主要包括尿素存储系统、尿素溶液配制系统、尿素溶液储存系统、溶液喷射系统和自动控制系统。SNCR脱硝系统的组成如图1所示。

1.2.1尿素供应站

尿素存储系统、尿素溶液配制系统和尿素溶液储存系统集中布置,共同组成尿素供应站(以下简称“尿素站”)。尿素站占地面积约235m2,高约15m。它的主要设备包括:1个干尿素储仓,1个计量仓,1台螺旋输送机,1个配液池,2个尿素溶液储罐,2个尿素溶液输送泵和2个水加压泵。在尿素站内,完成尿素储存、尿素溶液配制的任务,泵送到炉前喷射系统。

1.2.2炉前喷射系统

炉前喷射系统由三层喷射层组成,每层由14个喷射器组成。三层喷射层布置在炉膛燃烧区域上部和炉膛出口处,以适应锅炉负荷变化引起的炉膛烟气温度变化,使尿素溶液在最佳反应温度窗口喷入炉膛。每层喷射层都设有总阀门控制本喷射层是否投运,不投运的喷射枪则由气动推进器带动退出炉膛避免高温受热。各喷射层的尿素管道和雾化蒸汽管道上均设有调节阀门,控制喷射层的流量。

1.2.3自动控制系统

自动控制系统采用独立的可编程序逻辑控制器(PLC),系统单独设置1台工程师站(兼操作员站),预留OPC通信接口与电厂分散控制系统(DCS)通信;系统设有必要的报表、查询和报警等功能。控制系统根据采集的相关信号,控制、调节主要设备运行情况和喷枪运行情况,实现高效脱硝。

2 SNCR脱硝系统的168h试运行

2007年12月完成了SNCR脱硝系统的168h试运行,针对锅炉的实时运行情况,通过增减尿素溶液投入量和切换喷射层的方式,不断摸索今后的最佳运行方式和运行参数,以满足经济性和系统安全性要求。在SNCR脱硝系统投运前,NOx排放的质量浓度多在400mg/m3左右,SNCR脱硝系统投运后,将NOx排放的质量浓度控制在270mg/m3左右。

在SNCR脱硝系统投运期间,除个别时刻的汽温在525℃左右,主蒸汽温度和再热蒸汽温度多在(534±3)℃。主蒸汽温度平均值为530℃,再热蒸汽温度平均值为532℃。这一温度水平与SNCR脱硝系统停运时相差无几,说明通过燃烧调整,能够在SNCR脱硝系统投运的情况下保持正常汽温水平。

从理论上分析,将2t左右的水喷入炉膛上部温度为1100℃的烟气中,水分将快速蒸发,因蒸发吸热将引起烟气温度下降约12℃。烟气温度下降将带来传热温差减小,辐射传热减弱,导致炉膛上部的屏式过热器吸热减少,从而引起主蒸汽温度下降。

因此,只要能够通过锅炉运行燃烧调整,使炉膛上部屏区烟气温度上升12℃,就能够消除SNCR脱硝系统投运对汽温造成的不利影响。在168h试运期间,设备运行稳定,脱硝效果显著,未出现任何异常现象,达到了项目最初设计目标。