SNCR脱硝装置在应用中需注意的问题
摘要：选择性非催化还原技术是一种成熟的商业性NOx控制处理技术。随着保护环境、治理污染物排放力度的加剧，锅炉的烟气处理已成为了一个达标排放的硬性指标。本文主要总结了SNCR脱硝技术在循环流化床锅炉实际应用过程中可能影响正常运行的几个问题。
关键词：SNCR脱硝；循环流化床；应用
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：
NH3为还原剂4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O
尿素为还原剂NO+CO(NH2)2+1/2O2→2N2+CO2+H2O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/m?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。
