高效SNCR脱硝技术

发布时间：

2022-05-10 14:18

一、技术背景

近年来，随着国内经济的快速发展，氮氧化物(NOx)污染物的排放量迅速增加，严重污染了生态环境，已成为制约社会经济发展的重要因素之一。氮氧化物的主要来源是火力发电、机动车排放和工业锅炉炉窑排放，其中火电厂因其排放量大且相对集中、较其他分散源容易控制，成为国家控制NOx排放的首选目标。我国先后五次颁布实施有关火电厂大气污染物的排放标准，对燃煤电站NOx的排放控制标准要求越来越严格。

山东中天科技工程有限公司一直致力于环保科技工程的研发推广，公司引进了德国先进的烟气SNCR脱硝技术，能够高效的脱除烟气中的氮氧化物。

二、技术简介

选择性非催化氧化还原法(Selective Non-Catalytic Reduction， SNCR)脱硝技术是在没有催化剂存在的条件下，利用还原剂将烟气中的NOX还原为无害的氮气和水的一种脱硝方法。该工艺是把含NHx基的还原剂(如氨、尿素)，喷入炉膛温度为800～1100℃的区域，该还原剂迅速分解成NH3并与烟气中的NOx进行还原反应生成N2和H2O。该方法以膛炉为反应器，可通过对锅炉进行改造实现。

以氨水、尿素为还原剂的主要反应：

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

CO(NH2)2 + 2NO + 1/2O2= N2 + CO2 + 2H2O

传统的SNCR未经过建模分析，对于炉内喷枪设置比较简单、单一，无法满足保证脱硝效率的同时完成氨逃逸的控制。

公司引进国外先进脱硝技术，对流体进行建模分析，从而选择最优的炉内脱硝解决方案。公司认真负责对待每一个项目，在工程开车、试车前，做充分的前期工作。第一步，对炉内负荷性能、燃油(燃煤)情况、负荷温度及氮氧化物含量进行分析;第二步，应用流体动力学软件CFD(Computational Fluid Dynamics)对锅炉内流体进行力学、化工动力学建模及建立喷射模型;第三步，进行模拟实验，生成化学动力学为基础的温度分布图，基于CKM判断喷枪的位置，初步判断喷枪的注入结果;第四步，分析喷射的预期性能，对喷射位置图解，并根据要求所需要的喷枪类型，完成整个反应的模拟、分析、预测过程。CFD软件的应用在很大程度上替代了耗资巨大的流体动力学实验设备，对反应的进行，喷枪的安装、喷射等具有重要的指导意义。

三、工艺流程图

图1为结合CFD软件模拟的SNCR流程图

工艺主要分为三个模块(1)还原试剂的配制模块;(2)还原剂的输送、计量模块(3)还原剂的分配模块。还原剂通过配制、计量、分配后通过喷枪注入到适合的炉膛位置，并与氮氧化物进行反应。通过测量尾气的氨逃逸量及氮氧化物含量调节还原剂的注入量。通过SNCR烟气脱硝法脱除氮氧化物，可使氮氧化物减少50%-70%。

五、工程实例

山东中天科技工程有限公司从国外引进先进脱硝技术，并应用于实际生产过程，取得了良好脱硝效果。

现以《山西平陆80万吨/年氧化铝项目热电装置2×220t/h循环流化床锅炉烟气净化系统-脱硝装置》项目为例对脱硝技术及脱硝成果简述。

本项目热电装置工程建设规模为2×220t/h高温高压循环流化床锅炉，为氧化铝生产工艺提供电力和蒸汽。锅炉烟气脱硝装置采用SNCR烟气脱硝，脱硝公用系统设备按2台炉考虑，并预留扩建2台炉扩建位置。

SNCR技术的工艺设计包括对锅炉改造前进行基础工况测试，采用三维计算流体力学对该锅炉改造前进行燃烧模拟，比较模拟结果与基础工况测试数据以校正燃烧模型参数，以及模拟脱硝综合改造对炉内流场和燃烧状况的影响以指导SNCR喷枪的布置。数值模拟确认了脱销效果最优的SNCR温度窗口(950-1050℃)位置，及4~ 6支SNCR喷枪的布置方案，喷枪设置三层，共16套。性能测试结果显示如表：

单台220t/h锅炉性能表

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