600t/d垃圾焚燒爐SNCR優(yōu)化分析

張?zhí)K安

【摘??要】通過試驗(yàn)調(diào)整并記錄爐膛溫度、氨氮比、省煤器出口氧量對(duì)SNCR系統(tǒng)脫硝效率的影響，分析總結(jié)出SNCR系統(tǒng)調(diào)整最優(yōu)參數(shù)。

【關(guān)鍵詞】溫度;氨氮比;氧量

1.概述

選擇性非催化還原（SNCR）技術(shù)是一種成熟的NOx控制處理技術(shù)。此方法是在870～1205℃下，將氮還原劑（一般是氨或尿素）噴入煙氣中，將NOx還原，生成氮?dú)夂退?/p>

結(jié)合600t/d生活垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目SNCR優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)，針對(duì)反應(yīng)溫度、氧量、氨氮比為主的參數(shù)對(duì)效率進(jìn)行研究分析，找到這些參數(shù)對(duì)脫硝效率影響的規(guī)律，更好的應(yīng)用于生產(chǎn)中，進(jìn)而有效控制氮氧化物的排放[1]。

2.溫度對(duì)脫硝效率的影響

2.1?溫度對(duì)脫硝效率影響機(jī)理

SNCR脫硝技術(shù)是利用高溫?zé)崮茏鳛镹O/NH3反應(yīng)的活化能，使得NO/NH3發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成無污染的N2和H2O，高溫環(huán)境是反應(yīng)發(fā)生的先決條件。實(shí)驗(yàn)表明，NH3還原NO的反應(yīng)只能在870～1205℃的狹小的溫度區(qū)間內(nèi)才能以一個(gè)合適的速率進(jìn)行。

2.2?試驗(yàn)內(nèi)容

某電廠600t/d生活垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目，1、2、3、4號(hào)噴槍為一組安裝在前墻約20m高度位置。在NH3與H2O濃度、流量不變的前提下，維持蒸發(fā)量與含氧量相對(duì)的穩(wěn)定，測(cè)量煙氣中的NOx的含量，找到反應(yīng)溫度與脫硝效率之間的關(guān)系。

試驗(yàn)步驟如下：

維持NH3與H2O的流量不變，投入噴槍1，2，3，4號(hào)，保證燃燒工況相對(duì)穩(wěn)定，記錄煙氣流量、蒸發(fā)量、爐膛溫度、含氧量、NOx、煙氣中逃逸氨等數(shù)值。試驗(yàn)進(jìn)行7個(gè)小時(shí)，截取的工況時(shí)間間隔不得少于10分鐘。

2.3?試驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在800℃～900℃之間，負(fù)荷穩(wěn)定、含氧量波動(dòng)較小、氨水與軟水的使用量固定的情況下，NOx的排放值比較穩(wěn)定，也就意味著在這個(gè)溫度區(qū)間內(nèi)脫硝反應(yīng)速率處于穩(wěn)定狀態(tài);當(dāng)反應(yīng)溫度接近900℃時(shí)，NOx的排放值急劇下降，脫硝反應(yīng)的速率急劇增大，反應(yīng)更加迅速，900℃是該項(xiàng)目脫硝反應(yīng)的一個(gè)拐點(diǎn)。900℃之后，隨著溫度提高，NOx排放值并沒有進(jìn)一步的降低的趨勢(shì)，而是逐漸趨于平穩(wěn)，說明再次提高反應(yīng)溫度小范圍內(nèi)并不會(huì)提高脫硝效率。當(dāng)脫硝溫度高于1000℃后，焚燒爐出口溫度勢(shì)必高于1050℃，這會(huì)引發(fā)鍋爐本體高溫腐蝕及結(jié)焦等一系列危害設(shè)備安全的問題;脫硝反應(yīng)溫度低于800℃時(shí)，會(huì)導(dǎo)致爐膛整體溫度低于850℃兩秒，不能滿足環(huán)境排放指標(biāo)。

3.氨氮比的調(diào)整

3.1?試驗(yàn)原理

氨氮比（NSR）指的是反應(yīng)體系中氨和NOx的摩爾比與理論上氨還原NOx反應(yīng)的當(dāng)量摩爾比之間的比值。氨水密度為0.91g/cm3。

3.2?試驗(yàn)內(nèi)容

試驗(yàn)步驟如下：

1、通過固定氨水流量，改變軟水流量，尋找脫硝效率最好的軟水噴射量作為固定軟水流量。

2、在含氧量與負(fù)荷相對(duì)穩(wěn)定的情況下，記錄未噴氨水前氮氧化物的濃度，煙氣量;

3、噴入氨水后，采集煙氣量、氮氧化物濃度、氨逃逸濃度。

4、逐漸增加氨水的使用量，采集煙氣量、氮氧化物濃度、氨逃逸濃度。

5、重復(fù)過程4。當(dāng)氨逃逸值超過國(guó)標(biāo)后，停止試驗(yàn)。

3.3試驗(yàn)結(jié)果

在氨水投入量不變的條件下，隨著軟水使用量增加，NOx排放值呈下降趨勢(shì)，當(dāng)軟水量達(dá)到100L/h以后，隨著軟水使用量的增加，NOx排放值幾乎保持不變。從試驗(yàn)中可以看出，氨水流量不變，當(dāng)軟水噴射量達(dá)到100L/h時(shí)候，氨水能夠均勻的分布爐膛內(nèi)參與脫硝反應(yīng)，提高反應(yīng)效率，減少NOx排放，降低氨逃逸。

將軟水流量固定在100L/h，通過改變氨水噴射量對(duì)NOx濃度進(jìn)行調(diào)整，找到脫硝效率最高的氨氮比。結(jié)果表明當(dāng)n值大于0.8后，脫硝效率并沒有提高（考慮是煙氣的停留時(shí)間、煙氣組分、爐膛溫度、氨水霧化效果及粒徑等因素的影響），逃逸氨量超過了允許值。因此，在考慮設(shè)備安全的情況下追求最佳的脫硝效率，其對(duì)應(yīng)的n值在0.8。

4.含氧量對(duì)脫硝效率的影響

4.1?試驗(yàn)原理

當(dāng)未投氨水時(shí)候，在爐膛高溫環(huán)境下，如果含氧量超過一定值，會(huì)產(chǎn)生熱力型的氮氧化物生成，導(dǎo)致CEMS檢查中NOx增加。但是在脫硝反應(yīng)中，氧氣是不可或缺的部分，通過試驗(yàn)，找到一個(gè)最佳的含氧量范圍，保證脫硝效率處于高水平狀態(tài)。在垃圾性質(zhì)穩(wěn)定、爐膛溫度波動(dòng)范圍較小的情況下，維持氨水噴射量不變，通過觀察含氧量的變化對(duì)NOx指標(biāo)的影響[2]。

4.2?試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著鍋爐出口省煤器位置含氧量的減少，NOx排放成降低趨勢(shì)，當(dāng)含氧量為零時(shí)，NOx排放達(dá)到最低值。在鍋爐正常運(yùn)行中，含氧量過低導(dǎo)致鍋爐受熱面處于還原氣氛下，加劇受熱面腐蝕與結(jié)焦，對(duì)鍋爐的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及設(shè)備安全造成嚴(yán)重危害。含氧量過高會(huì)導(dǎo)致熱力型NOx排放增加，排煙損失也增加，降低鍋爐效率。因此，可將含氧量控制在3-6%之間，既減少了NOx的排放，又保證了設(shè)備安全和鍋爐效率[3]。

5.總結(jié)

綜上所述，結(jié)合項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)特點(diǎn)，對(duì)SNCR的優(yōu)化試驗(yàn)主要從三個(gè)方面進(jìn)行總結(jié)：

1、從脫硝反應(yīng)溫度上著手，在800℃～1000℃區(qū)間內(nèi)，找到最佳的脫硝反應(yīng)溫度區(qū)間。800℃～900℃之間，提高反應(yīng)溫度，對(duì)NOx值影響很小，當(dāng)處于900℃時(shí)，給脫硝反應(yīng)提供的活化能達(dá)到一個(gè)限值，脫硝反應(yīng)更加迅速，脫硝效率進(jìn)一步提高。900℃之后，NOx排放值穩(wěn)定，說明此時(shí)溫度已經(jīng)不是影響反應(yīng)的主要因素了。因此，可將反應(yīng)溫度控制在900℃～980℃之間，促使反應(yīng)更加迅速?gòu)氐住?/p>

2、從脫硝氨氮比入手，找到脫硝效率最高、氨逃逸滿足規(guī)定值的氨氮比。根據(jù)NOx值減少量以及氨逃逸情況，確定效率最優(yōu)n值0.8，最大程度提高氨的利用率。

3、從含氧量角度進(jìn)行分析，含氧量是存在一個(gè)最優(yōu)區(qū)間，通過試驗(yàn)得出此區(qū)間為3%～6%之間。

參考文獻(xiàn)：

[1]汪偉，費(fèi)月秋.垃圾焚燒爐SNCR脫硝系統(tǒng)的優(yōu)化與研究[J].華章，2013（26）.

[2]夏子卿，張志坤，高海鳴，et?al.垃圾焚燒煙氣脫酸系統(tǒng)新型半干法工藝研究[J].環(huán)境衛(wèi)生工程，2011，19（3）：27-28.

[3]朱勇.垃圾發(fā)電廠半干式反應(yīng)塔脫酸效率影響因素分析[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)（中旬刊），2014（7）.

（作者單位：安徽新力電業(yè)高技術(shù)有限責(zé)任公司）