高效SNCR脫硝技術
發布時間：
2022-05-10 14:18
一、技術背景
近年來，隨著國內經濟的快速發展，氮氧化物(NOx)污染物的排放量迅速增加，嚴重污染了生態環境，已成為制約社會經濟發展的重要因素之一。氮氧化物的主要來源是火力發電、機動車排放和工業鍋爐爐窯排放，其中火電廠因其排放量大且相對集中、較其他分散源容易控制，成為國家控制NOx排放的首選目標。我國先后五次頒布實施有關火電廠大氣污染物的排放標準，對燃煤電站NOx的排放控制標準要求越來越嚴格。
山東中天科技工程有限公司一直致力于環保科技工程的研發推廣，公司引進了德國先進的煙氣SNCR脫硝技術，能夠高效的脫除煙氣中的氮氧化物。
二、技術簡介
選擇性非催化氧化還原法(Selective Non-Catalytic Reduction， SNCR)脫硝技術是在沒有催化劑存在的條件下，利用還原劑將煙氣中的NOX還原為無害的氮氣和水的一種脫硝方法。該工藝是把含NHx基的還原劑(如氨、尿素)，噴入爐膛溫度為800～1100℃的區域，該還原劑迅速分解成NH3并與煙氣中的NOx進行還原反應生成N2和H2O。該方法以膛爐為反應器，可通過對鍋爐進行改造實現。
以氨水、尿素為還原劑的主要反應：
4NH3 + 4NO + O2 = 4N2 + 6H2O
CO(NH2)2 + 2NO + 1/2O2= N2 + CO2 + 2H2O
傳統的SNCR未經過建模分析，對于爐內噴槍設置比較簡單、單一，無法滿足保證脫硝效率的同時完成氨逃逸的控制。
公司引進國外先進脫硝技術，對流體進行建模分析，從而選擇最優的爐內脫硝解決方案。公司認真負責對待每一個項目，在工程開車、試車前，做充分的前期工作。第一步，對爐內負荷性能、燃油(燃煤)情況、負荷溫度及氮氧化物含量進行分析;第二步，應用流體動力學軟件CFD(Computational Fluid Dynamics)對鍋爐內流體進行力學、化工動力學建模及建立噴射模型;第三步，進行模擬實驗，生成化學動力學為基礎的溫度分布圖，基于CKM判斷噴槍的位置，初步判斷噴槍的注入結果;第四步，分析噴射的預期性能，對噴射位置圖解，并根據要求所需要的噴槍類型，完成整個反應的模擬、分析、預測過程。CFD軟件的應用在很大程度上替代了耗資巨大的流體動力學實驗設備，對反應的進行，噴槍的安裝、噴射等具有重要的指導意義。
三、工藝流程圖
圖1為結合CFD軟件模擬的SNCR流程圖
工藝主要分為三個模塊(1)還原試劑的配制模塊;(2)還原劑的輸送、計量模塊(3)還原劑的分配模塊。還原劑通過配制、計量、分配后通過噴槍注入到適合的爐膛位置，并與氮氧化物進行反應。通過測量尾氣的氨逃逸量及氮氧化物含量調節還原劑的注入量。通過SNCR煙氣脫硝法脫除氮氧化物，可使氮氧化物減少50%-70%。
五、工程實例
山東中天科技工程有限公司從國外引進先進脫硝技術，并應用于實際生產過程，取得了良好脫硝效果。
現以《山西平陸80萬噸/年氧化鋁項目熱電裝置2×220t/h循環流化床鍋爐煙氣凈化系統-脫硝裝置》項目為例對脫硝技術及脫硝成果簡述。
本項目熱電裝置工程建設規模為2×220t/h高溫高壓循環流化床鍋爐，為氧化鋁生產工藝提供電力和蒸汽。鍋爐煙氣脫硝裝置采用SNCR煙氣脫硝，脫硝公用系統設備按2臺爐考慮，并預留擴建2臺爐擴建位置。
SNCR技術的工藝設計包括對鍋爐改造前進行基礎工況測試，采用三維計算流體力學對該鍋爐改造前進行燃燒模擬，比較模擬結果與基礎工況測試數據以校正燃燒模型參數，以及模擬脫硝綜合改造對爐內流場和燃燒狀況的影響以指導SNCR噴槍的布置。數值模擬確認了脫銷效果最優的SNCR溫度窗口(950-1050℃)位置，及4~ 6支SNCR噴槍的布置方案，噴槍設置三層，共16套。性能測試結果顯示如表：
單臺220t/h鍋爐性能表
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