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20t/h链条锅炉SNCR脱硝工程技术方案

1概述

1.1工程概况

近年来，随着我国火电装机容量的急速增长，火电NOx排放量逐年增加，NOx已成为目前我国最主要的大气污染物之一。随着我国对SOx排放控制的加强，NOx对酸雨的影响将逐步赶上甚至超过SOx。

14年5月16日，环境保护部、国家质量监督检验检疫总局联合发布《锅炉大气污染物排放标准》〔GB13271-2014〕，据此标准为控制火电厂的NOx排放，此锅炉执行重点地区燃煤锅炉NOx排放浓度限值，即最终烟气NOx排放浓度200mg/Nm3〔标态，干基，9%氧〕。

本工程为1台20t/h以煤为燃料的链条锅炉，原始NOx排放浓度按450mg/Nm3，为了满足排放要求，本工程考虑对其进行SNCR脱硝改造。复原剂用20%浓度的氨水设计，脱硝后NOx排放浓度小于200mg/Nm3，锅炉脱硝效率为56％。

1.2主要设计原那么

(1)脱硝设计效率满足用户要求。

(2)采用的脱硝工艺具有技术先进、成熟，设备可靠，性能价格比高，对锅炉工况有较好的适用性。

(3)脱硝系统能持续稳定运行,系统的启停和正常运行不影响主机组的平安运行。

(4)脱硝装置的可用率应≥98%,且维护工作量小,不影响电厂的文明生产；脱硝装置设计寿命按30年。

(5)脱硝工艺的选择应利于电厂的管理和降低运行管理费用。

1.3推荐设计方案

〔1〕由于本锅炉炉膛温度较高，拟采用SNCR烟气脱硝技术，锅炉脱硝设计效率为56％。

〔2〕复原剂为20%氨水。

〔3〕NH3逃逸量〔烟囱出口处测量〕控制在8ppm以下。

如有更高的排放要求可在烟道尾部增加催化剂，采用混合法脱硝技术。

2、SNCR法NOx控制机理

在高温没有催化剂的条件下，氨基复原剂〔如氨气、氨水、尿素〕喷入炉膛，热解生成NH3与其它副产物，在800~1100℃温度窗口，NH3与烟气中的NOx进行选择性非催化复原反响，将NOx复原成N2与H2O。

SNCR脱硝反响对温度条件非常敏感，受制于停留时间、NH3/NO摩尔比〔NSR〕、混合程度等因素，并对锅炉效率造成一定的影响〔通常在0.2~0.5%〕。

〔1〕反响温度

NH3与NOx反响过程受温度的影响较大：反响温度超过1100℃时，NH3被氧化成NOx，氧化反响起主导；反响温度低于1000℃时，NH3与NOx的复原反响为主，但反响速率降低，易造成未反响的NH3逃逸过高。选择性非催化复原烟气脱硝过程是上述两类反响相互竞争、共同作用的结果，如何选取适宜的温度条件是该技术成功应用的关键。

4NH3+5O2→4NO+6H2O

采用氨水或尿素溶液作为脱硝复原剂时，复原剂溶液经雾化器雾化成液滴喷入炉内，雾化液滴蒸发热解成NH3之后，才进入适宜的温度区域进行复原反响。基于氨水与尿素雾化液滴蒸发热解速度的不同，其喷入炉膛的适宜温度窗口也有差异：氨水为复原剂时，窗口温度约为800℃~1,100℃；尿素为复原剂时，窗口温度约为850~1,150℃。

由于炉内烟气温度的分布受到锅炉负荷、煤种、锅炉受热面布置等多种因素的影响，适宜的脱硝复原反响温度区间以及喷射器的具体喷射位置，需要在CFD模拟计算以后才能最终确定。

在锅炉实际运行时，随着负荷的变化，适合脱硝复原剂温度的区间位置也会发生变动，在实际应用时，常采用下述措施：

〔a〕在线调整雾化液滴的粒径大小与含水量，缩短或延长液滴的蒸发与热解时间，使热解产物NH3投送到适宜的脱硝复原反响区域。

〔b〕布置多点区域喷射器，在不同运行状态，采用不同的喷射点进行喷射。

〔2〕停留时间

国外研究说明，NH-NO非爆炸性反响时间仅约100ms。停留时间指的是复原剂在炉内完成与烟气的混合、液滴蒸发、热解成NH3、NH3转化成游离基NH2、脱硝化学反响等全部过程所需要的时间。

延长反响区域内的停留时间，有助于反响物质扩散传递和化学反响，提高脱硝效率。当适宜的反响温度窗口较窄时，局部复原反响将滞后到较低的温度区间，较低的反响速率需要更长的停留时间以获得相同脱硝效率。当停留时间超过1s时，易获得较高的脱硝效果，停留时间至少应超过0.3秒。

〔3〕化学当量比〔NSR〕

NH3-NO理论化学反响当量比为1:1，但由于复原剂有小局部未反响的NH3随烟气排入大气，因此，需要比理论化学当量比更多的复原剂喷入炉膛才能到达较理想的NOx复原率。此外，当原始NOx浓度较低时，脱硝复原化学反响动力降低，为到达相同的脱硝效率，需要喷入炉内更多的复原剂参与反响。运行经验显示，脱硝效率在50%以内时，NH3/NOx摩尔比一般控制在1.0~2.0之间。

〔4〕复原剂与烟气的混合

脱硝复原剂与烟气充分均匀混合，是保证在适当的NH3/NO摩尔比下获得较高脱硝效率的重要条件之一。为将复原剂准确送到炉膛