煙氣脫硝工藝—選擇性非催化還原法化學(xué)過程分析及應(yīng)用

胥妍　趙銘軒

摘 要：通過對某熱力公司2臺(tái)強(qiáng)制循環(huán)熱水鍋爐采用選擇性非催化還原法進(jìn)行煙氣脫硝的工藝過程介紹，對該脫硝工藝的化學(xué)過程、工藝流程、工藝設(shè)備等進(jìn)行簡述分析。

關(guān)鍵詞：燃煤鍋爐 煙氣脫硝 選擇性非催化還原法 應(yīng)用分析

一、項(xiàng)目概況

1.鍋爐概況及煙氣參數(shù)。某熱力公司1、2號鍋爐為低溫低壓、單鍋筒、強(qiáng)制循環(huán)熱水鍋爐，采用循環(huán)流化床燃燒方式、高溫分離物料、固態(tài)排渣、干式輸灰、平衡通風(fēng)、露天布置，其型號為QXF168-1.6/130/70-M型。鍋爐在滿負(fù)荷及常規(guī)運(yùn)行負(fù)荷條件下均滿足脫硝系統(tǒng)對煙氣溫度窗口的需要，煙氣具體設(shè)計(jì)參數(shù)如表1：

2.煙氣脫硝系統(tǒng)技術(shù)要求。

2.1脫硝效率和排放濃度：在鍋爐正常負(fù)荷范圍內(nèi)，SNCR入口NOx濃度為300mg/Nm3，性能考核試驗(yàn)時(shí)的脫硝效率不低于60%，且NOx排放濃度不超過120mg/Nm3（標(biāo)態(tài)，干基，含氧量9%）。

2.2氨逃逸：在鍋爐正常運(yùn)行負(fù)荷范圍內(nèi)，脫硝裝置出口煙氣中的氨的濃度不大于8ppm。

2.3還原劑耗量：在BMCR工況及煙氣中NOx含量為300mg/Nm3時(shí)，保證單臺(tái)鍋爐的尿素耗量小于100kg/h。

二、應(yīng)用的工藝及設(shè)備

1.應(yīng)用的工藝流程。2臺(tái)鍋爐脫硝系統(tǒng)的還原劑儲(chǔ)存及輸送系統(tǒng)進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，采用固體尿素現(xiàn)場配制成尿素40%（wt）水溶液作為還原劑，尿素溶液配好后由尿素溶液輸送泵輸送到尿素溶液儲(chǔ)罐，經(jīng)高流量和循環(huán)模塊送至計(jì)量分配模塊稀釋成10%左右尿素溶液，再由噴射器噴入鍋爐煙氣中進(jìn)行SNCR反應(yīng)，回流液自動(dòng)返回尿素溶液儲(chǔ)罐。具體工藝流程詳見圖1。

2.應(yīng)用的主要設(shè)備

2.1溶解罐。溶解罐用于配制所需濃度的尿素溶液，尿素溶解采用大于30℃熱水，用溶解罐蒸汽加熱盤管將溶解罐中的溶解水加熱至40～80℃后，啟動(dòng)攪拌器，袋裝尿素顆粒通過斗提機(jī)送入溶解罐后，進(jìn)行溶解，避免尿素沉積。本項(xiàng)目溶解系統(tǒng)設(shè)置1套，包含1臺(tái)斗提機(jī)、1臺(tái)尿素溶解罐及2臺(tái)尿素溶液輸送泵（一用一備）等設(shè)備。尿素溶解水采用除鹽水。本項(xiàng)目兩臺(tái)鍋爐尿素用量192kg/h。

2.2溶液儲(chǔ)罐。尿素溶液儲(chǔ)存罐用以儲(chǔ)存配制好的尿素溶液。尿素溶液儲(chǔ)存罐內(nèi)及再循環(huán)管線應(yīng)設(shè)伴熱裝置，防止尿素溶液結(jié)晶。當(dāng)尿素溶液溫度過低時(shí)（40%溶液，t≤20℃），應(yīng)啟動(dòng)蒸汽（外引）加熱，并使溶液的溫度提高到高于結(jié)晶溫度10℃以上。為了減少熱損失，尿素溶液儲(chǔ)存罐體外應(yīng)實(shí)施保溫。本項(xiàng)目尿素溶液儲(chǔ)存罐為一臺(tái)。

2.3尿素溶液輸送泵。尿素溶液輸送泵為不銹鋼離心泵，兩臺(tái)泵一運(yùn)一備，并列布置。溶液輸送泵還利用溶解罐所配置的循環(huán)管道將尿素溶液進(jìn)行循環(huán)，以獲得更好混合。

2.4高流量和循環(huán)模塊。尿素溶液制備以后，將由位于尿素溶液制備區(qū)的高流量循環(huán)系統(tǒng)輸送給位于鍋爐脫硝區(qū)的計(jì)量和分配模塊。該裝置包括2臺(tái)全流量的多級SS離心泵，一用一備。安裝有用于遠(yuǎn)程控制和監(jiān)測循環(huán)系統(tǒng)壓力、溫度、流量等的儀表。高流量輸送模塊為噴射區(qū)域計(jì)量模塊提供適當(dāng)?shù)牧髁亢蛪毫?，其中背壓控制閥對壓力進(jìn)行壓力控制回路調(diào)節(jié)，保證為計(jì)量模塊提供足夠的還原劑壓力。

2.5計(jì)量模塊。本項(xiàng)目每臺(tái)鍋爐設(shè)一個(gè)計(jì)量模塊用于精確計(jì)量和獨(dú)立控制到鍋爐內(nèi)每個(gè)噴射區(qū)的還原劑濃度。并且根據(jù)鍋爐負(fù)荷、燃料、燃燒方式、NOx水平、脫硝效率等參數(shù)的變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)入鍋爐噴射區(qū)的反應(yīng)劑流量。

2.6分配模塊。本項(xiàng)目每臺(tái)鍋爐設(shè)1個(gè)8路分配模塊。模塊包括一個(gè)自由基座、霧化空氣管路儀表、手動(dòng)閥和尿素管路儀表、手動(dòng)調(diào)節(jié)閥、流量計(jì)等，能準(zhǔn)確的調(diào)節(jié)每支噴槍的流量。

2.7墻式噴射器。每一個(gè)噴射器組件都具有適合的尺寸和特性，保證達(dá)到必須的NOx減排所需的流量和壓力。本項(xiàng)目每臺(tái)鍋爐設(shè)置8支噴槍。每個(gè)裝配組件還包括空氣霧化噴射器、用于插入調(diào)整的適配器、用于連接鍋爐支撐的連接件、快裝接頭和用于化學(xué)劑和霧化空氣管路連接的長鋼絲編織可彎曲軟管。

三、結(jié)語

SNCR作為較成熟的脫硝工藝具有工藝簡單，操作便捷，容易加裝，幾乎無停工期，所占空間小，射出是多層次的，且隨負(fù)載及操作指令自動(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn)。盡管受到反應(yīng)溫度、混合等因素制約，脫硝效率沒有SCR高，但初始投資相對于SCR工藝來說要低得多，而運(yùn)行費(fèi)用與SCR工藝相當(dāng)。適用于脫硝效率要求不高的鍋爐，特別適用于煙氣脫硝改造工程。