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煙氣SCR脫硝與SNCR脫硝技術比較
【摘要】：
鍋爐燃用低熱值高灰分燃料，尾部灰濃度遠高于煤粉鍋爐，會造成SCR反應器催化劑磨損嚴重、使用壽命降低，將使運行費用增加較大；省煤器后煙溫較煤粉爐低，設計310℃左右為SCR脫硝反應的溫度下限，不利于SCR反應器提高脫硝效率；由于催化劑的加入會將SO2氧化為SO3并與逃逸氨反應生成硫酸氨和硫酸氫銨，易造成空預器積灰堵塞和腐蝕且系統阻力增加較大，影響機組運行安全。鑒于以上因素，不考慮采用SCR或者SNCR+SCR聯合脫硝工藝。
脫硝工藝的選擇：
煙氣脫硝技術比較（福建地區）
SNCR適用于CFB機組，首先其爐膛出口溫度一般在850——1000℃區間內，在SNCR工藝高效“溫度窗”內；其次燃燒后煙氣分三股分別經過分離器，在分離器內劇烈混合且停留時間超過1.5秒，為SNCR工藝提供了天然的優良反應器；最后由于CFB燃燒技術是一種低NOX燃燒技術，CFB鍋爐出口NOX濃度較低，再通過SNCR工藝，可確保出口濃度達到環保要求；此外SNCR工藝投資和運行費用都低于SCR工藝，工業試驗和國外運行經驗均表明SNCR系統用于CFB鍋爐，設計合理可達50%以上脫硝效率，氨逃逸可低于8ppm。
綜合比較認為：采用SNCR脫硝技術，對該項目鍋爐效率、排煙溫度、鍋爐受熱面以及鍋爐下游設備造成腐蝕的影響均較小，不影響機組運行的安全，不需要進行針對性設備改造。SNCR脫硝技術與SCR脫硝技術相比，具有工程實施較為簡單易行，投資及運行成本低，占地面積少，建設工期短，氮氧化物排放可達到環保要求。根據滿足布置要求，投資成本經濟合理，本工程推薦采用SNCR工藝。
2、SNCR脫硝系統還原劑的選擇：
SNCR脫硝系統還原劑有液氨、氨水、尿素三種。
1）液氨：
優點：噴入爐膛后會迅速揮發成氣體，不會造成爐內受熱面濕壁、腐蝕；
缺點：氨氣有毒、可燃、可爆，儲存的安全防護要求高，需相關消防安全部門審批才能大量儲存、使用；采用液氨的SNCR相對而言系統比較復雜，初期投資費用高，運行維護費用高，管道損失大，液氨泄漏事故頻繁發生，從安全方面考慮，建議不采用液氨作為還原劑；
2）氨水：
優點：噴射剛性、穿透力比氨氣噴射高；
缺點：氨水惡臭、揮發性和腐蝕性強，有一定的操作安全要求，由于含大量的稀釋水，儲存、輸送系統復雜；
3）尿素：
采取一般的工業、農業用尿素作為還原劑，其含氮量在46%以上，其運輸、儲存、輸送都無需特殊的安全防護措施。
尿素作為主要的工業、農用物資，其較大生產規模的廠家在福建省就有三明化工廠、福建富寶騰達化工有限公司等企業，可以保證還原劑--尿素的供應；其價格：根據2012年11月份市場預測福建地區尿素市場價格穩中有落，當地尿素企業主流出廠報價2020元/噸左右，近期尿素廠家生產基本正常，產品主供當地市場需求，當地農業用肥需求淡季，尿素廠家銷售情況不理想，尿素出廠報價穩中有落，目前當地尿素企業出廠報價2000-2030元/噸左右，近期外省尿素到貨平穩，當地經銷商隨行就市出貨，目前當地市場批發報價2100元/噸左右。
從安全、采購、投資、運行成本、系統復雜性等方面綜合考慮，選用尿素作為NOX還原劑。
3、還原劑噴射點的選擇：
SNCR法的NOx脫除效率主要取決于反應溫度、NH3與NOx的化學計量比、混合程度、反應時間等，CFB鍋爐的煙氣溫度一般在920℃以下，分離器區域煙氣溫度在870——908℃之間，SNCR工藝的溫度控制至關重要，若溫度過低，NH3的反應不完全，容易造成NH3逃逸；而溫度過高，NH3則容易被氧化為NO，抵消了NH3的脫硝效果。溫度過高或過低都會導致還原劑損失和NOx脫除率下降。
對于SNCR脫硝還原劑（尿素或液氨）而言，CFB鍋爐均能提供合適的溫度區間供還原劑與NOx發生反應，達到脫除NOx的目的。
根據目前各研究機構對循環流化床鍋爐的研究，SNCR最佳還原劑注射點為旋風分離器入口。根據流場計算及實測煙氣在旋風分離器內平均停留時間將大致大于1S，而旋風分離器內溫度基本不變化，還原劑在合適溫度區間內停留時間將超過1S，超過最佳反應停留時間0.5秒，已經足夠讓其充分反應。
除了需要反應時間外，還需要脫硝還原劑與煙氣的充分混合。CFB鍋爐的旋風分離器中，氣流的流場比較復雜，有分離器入口的轉向和加速、主氣流沿著分離器內壁的旋轉、轉向等。隨著固相的分離，氣體也貼壁旋轉，旋轉過程中有回流區形成、為氣相的擴散和混合創造了非常好的條件。
氣相在旋風分離器中的強烈混合，對噴氨脫硝反應非常有利。在CFB鍋爐的旋風分離器內，還原劑與煙氣將得到非常好的混合，有利于提高脫硝效率。
根據SNCR法的NOx脫除效率影響因素，從利于提高脫硝效率方面考慮，還原劑噴射點選擇在為旋風分離器入口。
綜合上述：采用SNCR脫硝技術，對該項目鍋爐效率、排煙溫度、鍋爐受熱面以及鍋爐下游設備造成腐蝕的影響均較小，不影響機組運行的安全，不需要進行針對性設備改造；SNCR脫硝技術與SCR脫硝技術相比，具有工程實施較為簡單易行，投資及運行成本低，占地面積少，建設工期短；該項目CFB鍋爐機組滿負荷燃用褐煤時，原始NOx排放濃度最高約為240mg/Nm3，SNCR脫硝效率可達60%，可控制NOx排放濃度低于100mg/Nm3，可滿足重點地區所有火電機組執行特別污染排放限值要求（即NOx排放量全部達到50mg/Nm3）。根據滿足布置要求，投資成本經濟合理，脫硝效率滿足國家和當地政府要求，工藝成熟，安全可靠。更多環保新聞，請關注第一環保網（www.d1ep.com）。
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