選擇性非催化還原法在電站鍋爐上的應(yīng)用
摘要：對(duì)一臺(tái)HG-410/9.8-YW15 型煤粉鍋爐，在已進(jìn)行常規(guī)煤粉再燃改造基礎(chǔ)上進(jìn)一步結(jié)合了選擇性非催化還原(selective non-catalytic reduction，SNCR)的改造，即對(duì)該鍋爐采用了聯(lián)合Reburning/SNCR技術(shù)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)運(yùn)行表明：當(dāng)僅有再燃投入運(yùn)行時(shí)，NOx可以低于350 mg/m3(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)6%O2，干煙氣)；而當(dāng)結(jié)合了 SNCR 運(yùn)行時(shí)，NOx 則達(dá)到了200 mg/m3以下，同時(shí)尾部氨泄漏小于7.6 mg/m3。低負(fù)荷情況下脫硝率較高，對(duì)于51%負(fù)荷， NO降至160 mg/m3， 而此時(shí)的尾部氨泄漏只有1.14mg/m3。 此外根據(jù)負(fù)荷的不同， 單獨(dú)SNCR技術(shù)在再燃的基礎(chǔ)上也實(shí)現(xiàn)了 38.2%~73.9%的脫硝率。尾部煙道中的氨分布呈現(xiàn)出前墻高于后墻的現(xiàn)象。 SNCR的投運(yùn)對(duì)飛灰含碳量、排煙溫度及 CO 排放等幾乎沒(méi)有影響，但會(huì)造成尾部排煙量的增加，即對(duì)鍋爐效率造成了約0.5%的損失。
關(guān)鍵詞：選擇性非催化還原,再燃,尿素,NOx,氨
1 鍋爐簡(jiǎn)介
鍋爐系HG-410/9.8-YW15型，采用中間倉(cāng)儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)，熱風(fēng)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(biāo)高39 m。鍋爐燃用神華煤與準(zhǔn)格爾煤的混煤。鍋爐原始 NOx 排放根據(jù)負(fù)荷的不同在510~750 mg/m3左右。 浙江大學(xué)對(duì)該鍋爐進(jìn)行常規(guī)煤粉再燃技術(shù)的改造后，在各個(gè)負(fù)荷下NOx 排放均能達(dá)到 350 mg/m3以下，同時(shí)分別在滿(mǎn)負(fù)荷及70%負(fù)荷條件下達(dá)到了51%和57%的最高脫硝效果。但要達(dá)到200 mg/m3以下的排放標(biāo)準(zhǔn)，單獨(dú)靠再燃技術(shù)很難實(shí)現(xiàn)，因此浙江大學(xué)采用了在再燃的基礎(chǔ)上進(jìn)一步對(duì)該鍋爐進(jìn)行 SNCR 的技術(shù)改造，即在該鍋爐上實(shí)施聯(lián)合Reburning/SNCR技術(shù)。
2 SNCR機(jī)理及系統(tǒng)簡(jiǎn)介
2.1 SNCR 機(jī)理
噴射尿素溶液的選擇性非催化還原(SNCR)技術(shù)，在國(guó)外簡(jiǎn)稱(chēng) NOxOUT，是將一定濃度的尿素溶液噴入鍋爐合適的溫度區(qū)域即所謂的溫度窗口中，與煙氣進(jìn)行混合。尿素受熱分解為氨氣、異氰酸等物質(zhì)， 這些物質(zhì)再與煙氣中的 NOx主要通過(guò)式(1)~(3)反應(yīng)而生成氮?dú)馀c水。
SNCR 整套系統(tǒng)根據(jù)各自功能的不同主要可以分為配藥/稀釋子系統(tǒng)及爐前噴射子系統(tǒng)兩大部分，各自的介紹如下。
2.2 SNCR 配藥/稀釋子系統(tǒng)
SNCR 的配藥/稀釋子系統(tǒng)詳見(jiàn)圖 1。袋裝尿素由叉車(chē)搬運(yùn)倒入溶解池中，同時(shí)向溶解池中注入熱水使尿素溶解。待尿素溶解完全后，通過(guò)尿素溶液輸送泵將尿素溶液輸送至尿素溶液儲(chǔ)罐儲(chǔ)存。當(dāng)系統(tǒng)投運(yùn)時(shí)，通過(guò)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(jīng)由稀釋水泵輸送過(guò)來(lái)的稀釋水稀釋后送往爐前噴射系統(tǒng)。
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2.3 爐前噴射子系統(tǒng)
鍋爐 SNCR 爐前噴射子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖 2 所示。爐前噴射系統(tǒng)共分為上下 4 層，從下到上依次標(biāo)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(jié)論
在410 t/h鍋爐上進(jìn)行SNCR技術(shù)改造并結(jié)合已實(shí)施的再燃技術(shù)，NOx 排放在各個(gè)負(fù)荷下均能達(dá)到200 mg/m3以下的要求， 同時(shí)氨泄漏小于 7.6 mg/m3。
（1）根據(jù)負(fù)荷的不同，在較低下聯(lián)合 Reburning/SNCR 技術(shù)可獲得 64.7%~78.6%的脫硝效果。在51%負(fù)荷下通過(guò)增大到 1.7 獲得了高達(dá) 89.0%的脫硝率。
（2）低負(fù)荷條件相對(duì)高負(fù)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(fù)荷條件下?tīng)t內(nèi)煙氣流速相對(duì)較低，還原劑在爐內(nèi)的混合較好及停留時(shí)間較長(zhǎng)等造成的。
（3）由于爐膛內(nèi)噴槍布置及鍋爐結(jié)構(gòu)的關(guān)系，使得同一層噴射的還原劑在爐內(nèi)的停留時(shí)間等不一致，因而在尾部煙道氨氣測(cè)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(yùn)對(duì)飛灰含碳量、排煙溫度及尾部CO排放并沒(méi)有顯著影響，即其對(duì)燃燒的影響是較小的。
（5） SNCR過(guò)程需要噴入溶解尿素并提供噴射動(dòng)量用的水，因而會(huì)降低噴射當(dāng)?shù)責(zé)煖亍⒃黾游膊颗艧熈康龋瑰仩t效率在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中降低了0.52%~0.68%。
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