摘要：在社会经济快速发展过程中，人们对节能环保的重视程度越来越高，因此，电厂烟气中SO2、NOx、烟尘等污染物的排放备受社会关注。国办发［2014］31号《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014—2020年)》对火电节能减排提出严格的强制要求:东部地区新建燃煤发电机组大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值(基准氧含量6%，烟尘、SO2、NOx排放浓度分别不高于10、35、50mg/Nm3)，中部地区新建机组原则上接近或达到燃气轮机组排放限值，鼓励西部地区新建机组接近或达到燃气轮机组排放限值。CFB锅炉燃烧温度低，分级、分段燃烧的特点使炉内产生NOx较少，单一的SNCR脱硝技术不能长期稳定确保NOx低于50mg/Nm3的超低排放要求，因此针对CFB锅炉本身特点，研究设计一种充分利用CFB锅炉本身优势，系统投资、运行、维护费用低，同时可长期稳定确保烟气中NOx排放浓度满足超低排放要求的脱硝工艺具有重要意义。
关键词：循环流化床锅炉；SCR+SNCR联合脱销工艺；优化调整
引言
SNCR-SCR联合脱硝工艺系统由SNCR脱硝反应区和SCR脱硝反应区组成。SNCR区将尿素或者氨水直接喷入炉膛内满足温度窗口区域，脱除部分的NOX；产生的逃逸氨随着烟气一起进入后端的SCR区，在催化剂的作用下，再次与NOX反应，进而脱除NOX。SNCR-SCR联合脱硝工艺集合了选择性非催化还原法(SNCR)投资低和选择性催化还原法(SCR)脱硝效率高的优点，解决了W型火焰炉和小型锅炉NOX生成浓度高、单一依靠SCR或SNCR工艺无法实现超低排放的难题。
1烟气脱硝技术比较
1.1 SNCR脱硝技术
SNCR脱硝技术无需催化剂，在850～1100℃范围内有选择性地与烟气中的NOx发生化学反应，生成氮气和水，从而可减少烟气中NOx的排放。SNCR脱硝技术具有脱硝效率中等、建设周期短、投资少等特点，但脱硝效率受反应温度、停留时间、氨氮摩尔比、CO和O2浓度、NO的初始浓度、雾化压力、喷射剂流量、NH3在还原区烟气中的分布均匀性等多因素的影响。
1.2 SCR脱硝技术
SCR脱硝技术需要催化剂，还原剂在催化剂作用下，在300～400℃范围内有选择性地与烟气中的NOx发生化学反应，生成氮气和水，从而减少烟气中的NOx排放。SCR脱硝技术具有NOx脱除率高、二次污染小、技术较成熟，应用广泛、投资和运行成本高等特点，对催化剂运行温度、活性、流速、密封、积灰、阻力以及系统流场均匀性等均提出了很高的要求。
1.3 SNCR+SCR烟气联合脱硝
SCR+SNCR烟气联合脱硝（以下简称SCR+SNCR），是把还原剂喷入炉膛，在SNCR反应装置中进行一次NOx的脱除，未反应的还原剂与烟气进入SCR反应器完成催化反应，进一步脱除NOx。该技术综合了SNCR和SCR的技术特点，效率和成本介于SNCR和SCR之间，在中小型锅炉（蒸发量小于450t/h锅炉）上的脱硝效率大于75%，逃逸氨质量浓度小于5mg/m3。其具有使用安全、脱硝效率高、投资成本低、减小SCR反应器尺寸等优点，但脱硝系统耦合性要求较高。
2 SNCR-SCR联合脱硝工艺影响因素
SNCR-SCR联合脱硝工艺优势显著，但是难以控制氨逃逸浓度。若氨逃逸浓度与还原剂喷射量不呈线性关系，还原剂消耗量过大，会造成一系列问题，对机组正常运行产生一定影响。
(1) 为满足NOX达标排放的要求，脱硝系统过量喷氨，导致氨水消耗量与氨逃逸率远超设计值。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆个别电厂还原剂消耗量超出设计值1.5倍以上；氨逃逸率平均37.95—45.54 mg/Nm3，是设计值(7.59 mg/Nm3)的5—6倍，其值最高可达75.9 mg/Nm3。
(2) NOX超排现象频繁发生，因环保超标已影响机组带负荷，尤其在冬季情况更严重。为满足NOX排放不超标，机组过量喷氨，导致空气预热器严重堵塞。
(3) 锅炉尾部烟道低温段空气预热器堵塞严重(堵塞率达40 %—50 %)，引风机叶片积灰严重，水平振动超标严重，增压风机动叶积灰卡涩，无法调节等问题，导致锅炉带负荷能力受限，甚至造成锅炉被迫停运。
(4) 烟气中氨含量较大，除尘器极线极板粘灰严重，二次电流低，影响除尘效率。
3循环流化床锅炉SCR+SNCR联合脱销工艺的优化调整
(1) 对SNCR反应及其逃逸氨浓度分布特性进行研究。在锅炉不同高度布置SNCR喷枪，研究不同SNCR喷枪组合条件下的SNCR脱硝效率及氨逃逸量，以获得最佳的组合方案。改变尿素溶液液滴的初始喷射速度和平均粒径，研究不同尿素溶液的物性参数对SNCR脱硝效果的影响。比较分析不同工况条件下SNCR过程逃逸氨在转向室和省煤器出口烟道中的分布规律，提出优化混合的措施和方法。
(2) 基于SNCR反应后的尾部烟道氨氮浓度分布，以及尿素溶液在高温气流中的热分解特性，在锅炉转向室侧墙布置补氨喷枪。研究不同补氨喷枪组合条件的转向室出口和省煤器出口的氨浓度分布特性。掌握补充喷氨喷枪的最佳喷射位置，与前部SNCR添加尿素还原剂的匹配耦合，消除单独SNCR反应使得氨逃逸浓度波动引起的脱硝运行部温度和氨浓度不均匀问题。
(3) 开展SNCR-SCR联合脱硝工艺的性能试验。研究不同喷射方案、不同燃烧工况、不同负荷等条件下的NOX排放特性及SNCR-SCR系统脱硝效果。
(4) 开展SNCR-SCR喷氨优化调整工作。改善出口NOX和氨分布的均匀性，在保证装置脱硝效果的同时，降低装置的运行成本，缓解因局部喷氨量过高造成的催化剂和空预器的堵塞问题，提高装置的可用率。
(5) 催化剂寿命管理工作。催化剂活性随运行时间增长而逐渐降低，在运行初期，活性惰化速率最快，后期惰化速率趋缓。为了充分发挥催化剂的残余活性，需要根据情况对催化剂进行再生或更换。不同层的催化剂活性降低程度不同，而何时更换哪一层，需要根据各层催化剂的冲蚀磨损程度与残余活性的评估结果确定，以最大限度利用现有催化剂。一般情况下，在催化剂的寿命期内，以上2个指标均能满足工程设计要求，在其中某一个指标不能达到环保排放要求时，可通过添加或置换催化剂的方式提高催化效率。
结语
若要解决SNCR-SCR联合脱硝工艺烟气中氨逃逸高、还原剂消耗过大等问题，需要从设计优化、运行调整等方面考虑，通过合理的工艺布置、运行调整，实现SNCR-SCR联合脱硝精细化运行。
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论文作者:王恩宁
论文发表刊物:《电力设备》2019年第7期
论文发表时间:2019/9/18
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