選擇性非催化還原法在電站鍋爐上的應用
摘要：對一臺HG-410/9.8-YW15 型煤粉鍋爐，在已進行常規煤粉再燃改造基礎上進一步結合了選擇性非催化還原(selective non-catalytic reduction，SNCR)的改造，即對該鍋爐采用了聯合Reburning/SNCR技術。通過實驗運行表明：當僅有再燃投入運行時，NOx可以低于350 mg/m3(標準狀態6%O2，干煙氣)；而當結合了 SNCR 運行時，NOx 則達到了200 mg/m3以下，同時尾部氨泄漏小于7.6 mg/m3。低負荷情況下脫硝率較高，對于51%負荷， NO降至160 mg/m3， 而此時的尾部氨泄漏只有1.14mg/m3。 此外根據負荷的不同， 單獨SNCR技術在再燃的基礎上也實現了 38.2%~73.9%的脫硝率。尾部煙道中的氨分布呈現出前墻高于后墻的現象。 SNCR的投運對飛灰含碳量、排煙溫度及 CO 排放等幾乎沒有影響，但會造成尾部排煙量的增加，即對鍋爐效率造成了約0.5%的損失。
關鍵詞：選擇性非催化還原,再燃,尿素,NOx,氨
1 鍋爐簡介
鍋爐系HG-410/9.8-YW15型，采用中間倉儲式制粉系統，熱風送粉，四角切圓燃燒。爐膛截面為9.98 m×9.98 m的正方形，爐膛總標高39 m。鍋爐燃用神華煤與準格爾煤的混煤。鍋爐原始 NOx 排放根據負荷的不同在510~750 mg/m3左右。 浙江大學對該鍋爐進行常規煤粉再燃技術的改造后，在各個負荷下NOx 排放均能達到 350 mg/m3以下，同時分別在滿負荷及70%負荷條件下達到了51%和57%的最高脫硝效果。但要達到200 mg/m3以下的排放標準，單獨靠再燃技術很難實現，因此浙江大學采用了在再燃的基礎上進一步對該鍋爐進行 SNCR 的技術改造，即在該鍋爐上實施聯合Reburning/SNCR技術。
2 SNCR機理及系統簡介
2.1 SNCR 機理
噴射尿素溶液的選擇性非催化還原(SNCR)技術，在國外簡稱 NOxOUT，是將一定濃度的尿素溶液噴入鍋爐合適的溫度區域即所謂的溫度窗口中，與煙氣進行混合。尿素受熱分解為氨氣、異氰酸等物質， 這些物質再與煙氣中的 NOx主要通過式(1)~(3)反應而生成氮氣與水。
SNCR 整套系統根據各自功能的不同主要可以分為配藥/稀釋子系統及爐前噴射子系統兩大部分，各自的介紹如下。
2.2 SNCR 配藥/稀釋子系統
SNCR 的配藥/稀釋子系統詳見圖 1。袋裝尿素由叉車搬運倒入溶解池中，同時向溶解池中注入熱水使尿素溶解。待尿素溶解完全后，通過尿素溶液輸送泵將尿素溶液輸送至尿素溶液儲罐儲存。當系統投運時，通過尿素溶液給料泵以一定流量輸送尿素溶液至混合器處并經由稀釋水泵輸送過來的稀釋水稀釋后送往爐前噴射系統。
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2.3 爐前噴射子系統
鍋爐 SNCR 爐前噴射子系統的結構如圖 2 所示。爐前噴射系統共分為上下 4 層，從下到上依次標記為第1噴射層、第2噴射層、第 3 噴射層、第4 噴射層。每一噴射層均由尿素溶液、霧化蒸汽兩路管道以及若干支噴槍組成。其中第1、2、3層，有單層噴槍 14 支；第 4 層有單層噴槍 7 支。每一層噴槍的布置位置均在爐膛折焰角附近。
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3 結論
在410 t/h鍋爐上進行SNCR技術改造并結合已實施的再燃技術，NOx 排放在各個負荷下均能達到200 mg/m3以下的要求， 同時氨泄漏小于 7.6 mg/m3。
（1）根據負荷的不同，在較低下聯合 Reburning/SNCR 技術可獲得 64.7%~78.6%的脫硝效果。在51%負荷下通過增大到 1.7 獲得了高達 89.0%的脫硝率。
（2）低負荷條件相對高負荷條件更易獲得較高脫硝率并保持較低的氨泄漏量，可能是由于低負荷條件下爐內煙氣流速相對較低，還原劑在爐內的混合較好及停留時間較長等造成的。
（3）由于爐膛內噴槍布置及鍋爐結構的關系，使得同一層噴射的還原劑在爐內的停留時間等不一致，因而在尾部煙道氨氣測量截面中靠尾部前墻的煙氣中氨含量要較靠尾部后墻的大一些。
（4）SNCR的投運對飛灰含碳量、排煙溫度及尾部CO排放并沒有顯著影響，即其對燃燒的影響是較小的。
（5） SNCR過程需要噴入溶解尿素并提供噴射動量用的水，因而會降低噴射當地煙溫、增加尾部排煙量等，使鍋爐效率在實驗過程中降低了0.52%~0.68%。
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