循环流化床锅炉SNCR脱硝系统运行总结

刘 欣 高继光 林其聪 马通生

(河南心连心化肥有限公司 河南新乡453731)

0 前言

循环流化床锅炉由于具有燃烧效率高、对煤种适应性广、脱硫效率高、氮氧化物排放量小、灰渣可再利用等优点，广泛应用于化肥企业自备电厂，并取得了良好的经济和社会效益。化肥企业自备电厂，一般都采用中、小型锅炉，属于整个系统的辅助设备，由于循环流化床锅炉采用低温和空气分级燃烧的方式，其排放气中氮氧化物一般在150～300 mg/m3(标态)，较煤粉炉的要低得多，但面对当今严格的脱硝标准要求，中、小型循环流化床锅炉烟气脱硝方式的选择尤为重要。

目前，主要的商业化锅炉烟气脱硝技术包括选择性催化还原技术(SCR)和选择性非催化还原技术(SNCR)。SCR脱硝技术受锅炉运行条件影响较小、反应条件易于控制、能够达到很高的脱硝效率(可达90%以上)，但因采用催化剂，设备较多，投资和运行费用高；而循环流化床锅炉，排放气中氮氧化物质量浓度低于400 mg/m3(标态)，如果再配以SNCR脱硝技术，就可以达到低于200 mg/m3(标态)的排放水平，并维持氨逃逸量<10×10-6(体积分数)，不仅可节约资金，而且符合经济控制氮氧化物排放的宗旨。

1 SNCR脱硝技术工艺原理

选择性非催化还原法是将还原剂(氨水、尿素或液氨)喷入炉膛温度为800～950 ℃的区域，还原剂迅速热分解成NH3并与烟气中的NOx发生反应，生成N2和H2O。其主要反应方程如下：

4NH3+4NO+O2=4N2+6H2O

NO+NO2+2NH3=2N2+3H2O

6NO2+8NH3=7N2+12H2O

2 SNCR脱硝技术优点

(1)对循环流化床锅炉而言，SNCR脱硝工艺有着丰富的实践运行经验，是投入商业运行较成熟的烟气脱硝技术，长期运行脱硝效率可达到60%以上。由于循环流化床锅炉采用低温和分级

燃烧的方式，再配以SNCR脱硝技术，其尾气就可满足NOx排放标准。

(2)采用SNCR脱硝技术，既不需要对锅炉燃烧设备进行改动，也不需要改变锅炉常规运行方式，对锅炉的主要运行参数不会有显著影响。由于SNCR的反应是靠锅炉内的高温驱动，不需昂贵的催化剂，因此，经济性较好，投资、运行成本低。

(3)SNCR脱硝技术关键是还原剂喷射系统和控制系统，与锅炉现有设备衔接的部分也是还原剂喷射系统，而安装喷射系统仅需3 d左右的停炉时间，小修期间便可完成施工。

3 运行情况

河南心连心化肥有限公司于2012年开始对循环流化床锅炉烟气脱硝技术进行调研，并于2013年完成75 t/h循环流化床锅炉烟气脱硝系统工程建设。该脱硝系统经过将近1个月的整改优化后顺利进行了168 h试运行，并通过新乡市环保局检测验收。

3.1 工艺流程

烟气脱硝系统采用化肥系统中自备质量分数15%左右的氨水为还原剂。该系统主要包括物料储存及输送系统、还原剂喷射系统、雾化风系统、电仪及控制系统等。

质量分数15%左右的氨水通过氨水输送泵与稀释水泵出口的稀释水被提高到一定压力后送至混合器，经混合均匀后成为质量分数5%～10%的稀氨水，稀氨水经计量分配系统被均匀分配至各个喷射点。各喷枪采用固定方式，使用雾化风对其进行冷却保护，且保证不产生液滴，对水冷壁无不良影响。

控制系统根据经验值设定稀释水与氨水的总流量之和，通过静电除尘器进口烟道处烟气中NOx检测值作为反馈值，与设定的NOx值进行PID比较运算后自动调节氨水泵变频器频率，控制氨水泵出口流量，通过总流量减去氨水流量的差值(即稀释水流量)来自动调节稀释水泵频率。

3.2 运行数据

该烟气脱硝系统投运后，锅炉负荷在40 t/h以上时，根据NOx分析仪数据显示脱硝后NOx监测值均在200 mg/m3(标态)以下，满足工艺要求。烟气脱硝系统运行参数见表1。

表1 烟气脱硝系统运行参数

4 结语

以1台75 t/h循环流化床锅炉为例，烟气SNCR脱硝系统投运后，按年运行8 000 h、烟气量100 000 m3/ h(标态)、NOx初始排放质量浓度400 mg/m3(标态)、脱硝效率60%计，则年可减少NOx排放量192t，达到了节能减排的目的。

氨水作为化肥系统的中间产品，可作为循环流化床锅炉烟气脱硝系统的还原剂。在烟气SNCR脱硝系统运行成本中，还原剂氨水占了大部分(达90%)，化肥系统循环流化床锅炉采用自产氨水为还原剂，可大大降低烟气SNCR脱硝系统运行成本。