脱硝工艺分析

氮氧化物NOx 基本上可分为三种，一是燃料（fuel ）型氮氧化物，即化石燃料自身的含氮成分在燃烧过程中生成的氮氧化物；二是热力型（thermal）氮氧化物，即参与燃烧反应的空气所带来的氮气在燃烧工程中生成的氮氧化物。三是快速型氮氧化物（Prompt NOx），为碳氢燃料浓度过高时，燃烧产生的氮氧化物。

由于链条锅炉的炉膛温度相对较高，所以燃烧生成的NOx 中，主要是热力型和快速型NOx 占比较大。

目前成熟的烟气脱硝工艺方法主要有-选择性催化还原法（SCR）、-选择性非催化还原法（SNCR）；

SCR脱硝效率可达80~95%， SNCR脱硝效率为30%～60%。

如果采用单一的SCR脱硫技术催化剂用量比较大因此需配套昂贵的催化剂，投资运行费用较大； SNCR投资及运行费用相对较低，SNCR 阻力小，几乎不增加系统阻力。

SNCR 存在所谓的反应温度窗口，采用氨作为反应剂，一般情况反应温度900~1050 ℃，但是当还原剂和烟气在良好混合条件下，并且保证一定的停留时间，则在更低的760~950 ℃范围内也可以进行有效程度的脱硝反应。

HJ/T 43 盐酸萘乙二胺分光光度法

GB/T21509-2008《燃煤烟气脱硝技术设备》

HJ563-2010 火电厂烟气脱硝技术规范选择性非催化还原法

四、烟气脱硝SNCR工艺

1、选择性非催化

-催化还原法（SNCR）指利用还原剂在非催化剂的情况下，在~950℃，有选择性地与烟气中的氮氧化物（NOx，主要是NO 和NO2）发生化学反应，生成无害的氮气和水，从而脱除烟气中NOx 的方法为选择性非催化还原法（SNCR）。

在300~400℃这一温度范围内、在催化剂作用下，利用还原剂，有选择性地与烟气中的氮氧化物（NOx，主要是NO和NO2）发生化学反应，生成无害的氮气和水，从而脱除烟气中NOx 的方法为选择性催化还原法（SCR）。

2、脱硝还原剂的选择

指烟气脱硝工艺中用于脱除NOx 的物质。适用于SNCR 工艺的还原剂一般是一些含氮的氨基物质，包括液氨、氨水、尿素等。SNCR脱硝基本的还原剂有三种：尿素、氨水、液氨。

若还原剂使用液氨，则优点是脱硝系统储罐容积可以较小，还原剂价格也最便宜；缺点是氨气有毒、可燃、可爆，储存的安全防护要求高，需要经相关消防安全部门审批才能大量储存、使用；另外，输送管道也需特别处理；需要配合能量很高的输送气才能取得一定的穿透效果。

若还原剂使用氨水，氨水有恶臭，挥发性和腐蚀性强，有一定的操作安全要求，但储存、处理比液氨简单；由于含有大量的稀释水，储存、输送系统比氨系统要复杂；喷射刚性，穿透能力比氨气喷射好，但挥发性仍然比尿素溶液大，应用在墙式喷射器的时候仍然难以深入到大型炉膛的深部，因此一般应用在中小型窑炉上。需要配套雾化极高的精密喷嘴。

还原剂采用尿素，尿素不易燃烧和爆炸，无色无味，运输、储存、使用比较简单安全；挥发性比氨水小，在炉膛中的穿透性好；效果相对较好，脱硝效率高，适合于工业窑炉脱硝。

本方案设计采用袋装颗粒状尿素作脱硝还原剂。

3、工艺原理

向温度约～950℃的炉膛中喷入尿素，分解得氨，氨气与烟气充分混合并与烟气中NOx反应，脱除烟气中的NOx。

（1）脱硝化学反应方程式

脱硝反应方程式：NO+CO(NH2)2 +1/2O2 → 2N2+ CO2+ H2O

其主要过程分为几个部分：

从喷射器中射出的尿素溶液与烟气混合尿素溶液中水的蒸发尿素中分解出NH3 NH3再分解为NH2以及自由基

（2）脱硝反应的温度窗:

SNCR温度范围为900~1050℃

（3）当温度超过1090℃时，尿素被分解为氨，并发生以下副反应: 4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2 生成新的NOx，脱硝效率下降。

（4）烟气脱硝采用SCR脱硝工艺；

SCR反应温度范围300~400℃。

4、 SNCR脱硝工艺流程说明

（1）反应剂的配置和储存

采用尿素作吸收剂时，将袋装尿素倒入尿素溶解罐内搅拌制成为10%质量浓度的溶液，尿素溶液泵将尿素溶液输送到尿素溶液储罐内储存备用。

（2）吸收剂的稀释、计量与混合稀释水压力控制模块（DWP）的典型设计由2台全流量的多级不锈钢离心泵，一组双联过滤器、压力控制阀和压力/流量仪表等组成。供反应器稀释用的工艺水中总固形物要低，过滤后水中悬浮物应低于50mg/L。

（3）反应剂喷入的测量

喷射区测量( IZM) 模块是用来测量锅炉每个喷射区喷入的反应剂浓度和流量。

每个IZM 模块包括1 台化学计量泵、1台水泵、1 个管道静态混合器和1 个现场控制盘、区段隔离阀和流量计、控制阀等。

IZM模块通常设计成含有与中央控制模块和局地顺序逻辑控制(PLC)f等控制系统相响应的化学反应剂的流量和区段压力阀。通过该控制系统IZM 模块，可随出口NOx 浓度、锅炉负荷、燃料质量等变化来调整反应剂加入量和反应活性。根据锅炉容量、处理前后NOx 浓度和所要求的NOx去除率，SNCR系统一般可采用1～5组IZM模块，并联合安装在一个滑动底板上。

（4）反应剂的分配和喷入部位

混匀的尿素稀释液从IZM 模块输送到装在临近锅炉的分配模块上。每个分配模块由流量计、平衡阀和与自动控制系统连接的调节器组成。控制系统能精确地控制流入每个喷射器的反应剂量和雾化空气或蒸汽流量。

分配模块也包括为控制尿素喷入过程用的手动阀、压力表和不锈钢连接管等。

供反应剂至多个喷射器的每个IZM模块只设1 个分配模块。对于大容量锅炉要将多个喷射器安装在锅炉的几个不同部位，且能通过IZM 模块进行独立操作或联合操作。

应对反应剂喷入量和喷入部位进行控制，使SNCR系统对锅炉负荷变动和维持氨的逃逸量具有可操作性。喷射区数量和部位由锅炉的温度场和流场来确定。应用流场和化学反应的数值模拟来优化喷射部位。

典型的设计是设二层或多层喷射区；每个区设及几个喷射器。本项目喷射器布置在煤粉锅炉遮掩脚附近温度区间在约950℃位置。（5）反应剂与烟气的混合

喷射器有墙式和枪式2种类型。墙式喷射器在特定部位插入锅炉内墙，一般每个喷射部位设置1个喷嘴。墙式喷嘴应用于短程喷射就能使反应剂与烟气达到均匀混合的小型锅炉和尿素SNCR系统。由于墙式喷嘴不直接暴露于高温烟气中，其使用寿命要比喷枪式长。枪式喷射器由1 根细管和喷嘴组成,可将其从炉墙深入到烟流中。喷枪一