摘要: 某電廠使用不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的尿素作為脫硝劑, 進(jìn)行選擇性非催化還原(selective non2catalytic reduction ,SNCR) 脫硝試驗(yàn)。介紹了SNCR 脫硝裝置的主要組成部分及試驗(yàn)方法, 并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析, 認(rèn)為在保證脫硝率的同時(shí), 應(yīng)盡量減小氨逃逸率, 以滿足環(huán)保要求。

關(guān)鍵詞: 氮氧化物, 控制技術(shù), 選擇性非催化還原脫硝, 燃煤電廠

1 　 裝置簡(jiǎn)述

SNCR 脫硝技術(shù)是一種較為成熟的商業(yè)性 NOx控制處理技術(shù)。SNCR 脫硝方法主要是將含氮的藥劑在870～1 200 ℃ 溫度區(qū)域噴入含 NO 的燃燒產(chǎn)物中, 發(fā)生還原反應(yīng), 脫除 NO , 生成氮?dú)夂退�。SNCR 脫硝在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)中可達(dá)到 90 %以上的 NO脫除率。在大型鍋爐應(yīng)用上, 短期示范期間能達(dá)到75 %的脫硝效率, 典型的長(zhǎng)期現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用能達(dá)到30 %～50 %的 NO x 脫除率。NCR 脫硝技術(shù)是 20世紀(jì) 70 年代中期在日本的一些燃油、燃?xì)怆姀S開(kāi)始應(yīng)用的, 80 年代末歐盟國(guó)家一些燃煤電廠也開(kāi)始了SNCR 脫硝技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用, 美國(guó) 90 年代初開(kāi)始應(yīng)用 SNCR 脫硝技術(shù), 目前世界上燃煤電廠SNCR 脫硝工藝的總裝機(jī)容量在 2 GW 以上。

本工程SNCR 脫硝系統(tǒng)選用的脫硝劑是尿素。固體尿素經(jīng)加水溶解為尿素溶液, 再用輸送泵送至爐前噴槍。

1.1 　 尿素溶液輸送系統(tǒng)

尿素溶液儲(chǔ)罐里的尿素溶液由供液泵輸送, 供液泵出口處設(shè)有稀釋水路, 根據(jù)運(yùn)行要求將尿素溶液稀釋, 稀釋后的尿素溶液再經(jīng)不銹鋼伴熱管送至爐前噴射器(以下簡(jiǎn)稱噴槍) , 通過(guò)不銹鋼軟管與噴槍連接。

1.2 　 噴射器布置

鍋爐共布置 42 只噴槍, 分 3 層布置在爐膛燃燒區(qū)域上部和爐膛出口處。前墻和側(cè)墻噴槍分別布置在 28.5 m、26 m、23.5 m 標(biāo)高處, 后墻噴槍布置在 27.3 m、25.4 m 和 23.5 m 標(biāo)高處。鍋爐高負(fù)荷運(yùn)行時(shí), 投運(yùn)上兩層噴槍, 低負(fù)荷運(yùn)行時(shí), 投運(yùn)下兩層噴槍。在 SNCR 脫硝系統(tǒng)投運(yùn)時(shí), 一般投運(yùn)一層或兩層噴槍即可, 其余停運(yùn)噴槍由控制系統(tǒng)控制退出爐膛, 以避免噴槍受熱損壞。

1.3 　 爐前噴射設(shè)備

噴槍(含噴嘴) 采用不銹鋼制造, 包括噴槍本體、噴嘴座、霧化頭、噴嘴罩 4 部分。噴槍本體上的尿素溶液進(jìn)口和霧化蒸汽進(jìn)口為螺紋連接, 通過(guò)兩根金屬軟管分別與尿素溶液管路、蒸汽管路連接。軟管后面的尿素溶液管路、蒸汽管路上就近各布置一個(gè)球閥。

每只噴槍都配有電動(dòng)推進(jìn)器, 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)推進(jìn)和推出噴槍的動(dòng)作。推進(jìn)器的位置信號(hào)接到 SNCR脫硝控制系統(tǒng)上, 與開(kāi)(停)霧化蒸汽和開(kāi)(停)尿素溶液的閥門(mén)動(dòng)作聯(lián)動(dòng), 實(shí)現(xiàn)整個(gè) SNCR 脫硝系統(tǒng)噴槍自動(dòng)運(yùn)行。

2 　 試驗(yàn)方法介紹

本次試驗(yàn)測(cè)量的樣品包括 NOx、O2 及 NH3 。

2.1 　 NOx 和O2 的測(cè)量

NOx 的測(cè)量?jī)x器為西門(mén)子公司 UL TRAMAT23型紅外 NOx 分析儀, O2 的測(cè)量?jī)x器為 M&CPMA10 型 O2 分析儀。在每個(gè)反應(yīng)器的測(cè)孔上用網(wǎng)格法測(cè)量, 每孔測(cè) 3 點(diǎn)。

2.2 　 氨泄漏率的測(cè)量

氨泄漏率的測(cè)量按照 EPA met hod CTM 027標(biāo)準(zhǔn), 采樣系統(tǒng)如圖 1 所示。A 反應(yīng)器和 B 反應(yīng)器各測(cè)量 3 點(diǎn)。樣品分析儀器為 Orion 951201 型氨電極, 使用 NH3 標(biāo)準(zhǔn)溶液分區(qū)間標(biāo)定。當(dāng) NH3質(zhì)量濃度在 0.1～1 mg/ m3時(shí), 用 0.1 mg/ m3和1mg/m3的 NH3 標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行標(biāo)定; 當(dāng) NH3 質(zhì)量濃度在 1～10 mg/ m3時(shí), 使用1 mg/m3和10 mg/m3的 NH3 標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行標(biāo)定。用標(biāo)定好的氨電極對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)量。

3　 試驗(yàn)結(jié)論

從本次試驗(yàn)可以看出: 脫硝率大于 30 % , 氨逃逸率小于 7.6 mg/ m3。

國(guó)外的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明, 隨著氨逃逸率的增高, 空氣預(yù)熱器清洗間隔時(shí)間大大縮短, 建議在保證脫硝率的情況下盡量減小氨逃逸率(德國(guó)通常控制在 1.5 mg/m3以下) 。兩次試驗(yàn)的結(jié)果見(jiàn)表3。

從表3可以看出, 尿素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 12 %時(shí)的各項(xiàng)參數(shù)更優(yōu)。

隨著國(guó)家頒布實(shí)施新的大氣排放標(biāo)準(zhǔn), 對(duì)電站鍋爐的 NOx 排放已提出要求, SNCR 脫硝技術(shù)將會(huì)得到推廣應(yīng)用, 并進(jìn)一步得到完善。在某電廠的應(yīng)用實(shí)際說(shuō)明, 在保證脫硝率的同時(shí), 應(yīng)盡量減小氨逃逸率, 以滿足環(huán)保要求, 并保證設(shè)備的正常穩(wěn)定運(yùn)行。
 

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