选择性非催化还原法在电站锅炉上的应用
摘要：对一台HG-410/9.8-YW15 型煤粉锅炉，在已进行常规煤粉再燃改造基础上进一步结合了选择性非催化还原(selective non-catalytic reduction，SNCR)的改造，即对该锅炉采用了联合Reburning/SNCR技术。通过实验运行表明：当仅有再燃投入运行时，NOx可以低于350 mg/m3(标准状态6%O2，干烟气)；而当结合了 SNCR 运行时，NOx 则达到了200 mg/m3以下，同时尾部氨泄漏小于7.6 mg/m3。低负荷情况下脱硝率较高，对于51%负荷， NO降至160 mg/m3， 而此时的尾部氨泄漏只有1.14mg/m3。 此外根据负荷的不同， 单独SNCR技术在再燃的基础上也实现了 38.2%~73.9%的脱硝率。尾部烟道中的氨分布呈现出前墙高于后墙的现象。 SNCR的投运对飞灰含碳量、排烟温度及 CO 排放等几乎没有影响，但会造成尾部排烟量的增加，即对锅炉效率造成了约0.5%的损失。
关键词：选择性非催化还原,再燃,尿素,NOx,氨
1 锅炉简介
锅炉系HG-410/9.8-YW15型，采用中间仓储式制粉系统，热风送粉，四角切圆燃烧。炉膛截面为9.98 m×9.98 m的正方形，炉膛总标高39 m。锅炉燃用神华煤与准格尔煤的混煤。锅炉原始 NOx 排放根据负荷的不同在510~750 mg/m3左右。 浙江大学对该锅炉进行常规煤粉再燃技术的改造后，在各个负荷下NOx 排放均能达到 350 mg/m3以下，同时分别在满负荷及70%负荷条件下达到了51%和57%的最高脱硝效果。但要达到200 mg/m3以下的排放标准，单独靠再燃技术很难实现，因此浙江大学采用了在再燃的基础上进一步对该锅炉进行 SNCR 的技术改造，即在该锅炉上实施联合Reburning/SNCR技术。
2 SNCR机理及系统简介
2.1 SNCR 机理
喷射尿素溶液的选择性非催化还原(SNCR)技术，在国外简称 NOxOUT，是将一定浓度的尿素溶液喷入锅炉合适的温度区域即所谓的温度窗口中，与烟气进行混合。尿素受热分解为氨气、异氰酸等物质， 这些物质再与烟气中的 NOx主要通过式(1)~(3)反应而生成氮气与水。
SNCR 整套系统根据各自功能的不同主要可以分为配药/稀释子系统及炉前喷射子系统两大部分，各自的介绍如下。
2.2 SNCR 配药/稀释子系统
SNCR 的配药/稀释子系统详见图 1。袋装尿素由叉车搬运倒入溶解池中，同时向溶解池中注入热水使尿素溶解。待尿素溶解完全后，通过尿素溶液输送泵将尿素溶液输送至尿素溶液储罐储存。当系统投运时，通过尿素溶液给料泵以一定流量输送尿素溶液至混合器处并经由稀释水泵输送过来的稀释水稀释后送往炉前喷射系统。
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2.3 炉前喷射子系统
锅炉 SNCR 炉前喷射子系统的结构如图 2 所示。炉前喷射系统共分为上下 4 层，从下到上依次标记为第1喷射层、第2喷射层、第 3 喷射层、第4 喷射层。每一喷射层均由尿素溶液、雾化蒸汽两路管道以及若干支喷枪组成。其中第1、2、3层，有单层喷枪 14 支；第 4 层有单层喷枪 7 支。每一层喷枪的布置位置均在炉膛折焰角附近。
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3 结论
在410 t/h锅炉上进行SNCR技术改造并结合已实施的再燃技术，NOx 排放在各个负荷下均能达到200 mg/m3以下的要求， 同时氨泄漏小于 7.6 mg/m3。
（1）根据负荷的不同，在较低下联合 Reburning/SNCR 技术可获得 64.7%~78.6%的脱硝效果。在51%负荷下通过增大到 1.7 获得了高达 89.0%的脱硝率。
（2）低负荷条件相对高负荷条件更易获得较高脱硝率并保持较低的氨泄漏量，可能是由于低负荷条件下炉内烟气流速相对较低，还原剂在炉内的混合较好及停留时间较长等造成的。
（3）由于炉膛内喷枪布置及锅炉结构的关系，使得同一层喷射的还原剂在炉内的停留时间等不一致，因而在尾部烟道氨气测量截面中靠尾部前墙的烟气中氨含量要较靠尾部后墙的大一些。
（4）SNCR的投运对飞灰含碳量、排烟温度及尾部CO排放并没有显著影响，即其对燃烧的影响是较小的。
（5） SNCR过程需要喷入溶解尿素并提供喷射动量用的水，因而会降低喷射当地烟温、增加尾部排烟量等，使锅炉效率在实验过程中降低了0.52%~0.68%。
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