选择性非催化还原法化学过程分析

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摘要：通过对某热力公司2台强制循环热水锅炉采用选择性非催化还原法进行烟气脱硝的工艺过程介绍，对该脱硝工艺的化学过程、工艺流程、工艺设备等进行简述分析。

关键词：燃煤锅炉;烟气脱硝;选择性非催化还原法;应用分析

一、项目概况

1.锅炉概况及烟气参数

某热力公司1、2号锅炉为低温低压、单锅筒、强制循环热水锅炉，采用循环流化床燃烧方式、高温分离物料、固态排渣、干式输灰、平衡通风、露天布置，其型号为QXF168-1.6/130/70-M型。锅炉在满负荷及常规运行负荷条件下均满足脱硝系统对烟气温度窗口的需要，烟气具体设计参数如表1：

2.烟气脱硝系统技术要求

2.1脱硝效率和排放浓度：在锅炉正常负荷范围内，SNCR入口NOx浓度为300mg/Nm3，性能考核试验时的脱硝效率不低于60%，且NOx排放浓度不超过120mg/Nm3(标态，干基，含氧量9%)。2.2氨逃逸：在锅炉正常运行负荷范围内，脱硝装置出口烟气中的氨的浓度不大于8ppm。2.3还原剂耗量：在BMCR工况及烟气中NOx含量为300mg/Nm3时，保证单台锅炉的尿素耗量小于100kg/h。

二、应用的工艺及设备

1.应用的工艺流程

1.2台锅炉脱硝系统的还原剂储存及输送系统进行整体设计，采用固体尿素现场配制成尿素40%(wt)水溶液作为还原剂，尿素溶液配好后由尿素溶液输送泵输送到尿素溶液储罐，经高流量和循环模块送至计量分配模块稀释成10%左右尿素溶液，再由喷射器喷入锅炉烟气中进行SNCR反应，回流液自动返回尿素溶液储罐。具体工艺流程详见图1。

2.应用的主要设备

2.1溶解罐。溶解罐用于配制所需浓度的尿素溶液，尿素溶解采用大于30℃热水，用溶解罐蒸汽加热盘管将溶解罐中的溶解水加热至40～80℃后，启动搅拌器，袋装尿素颗粒通过斗提机送入溶解罐后，进行溶解，避免尿素沉积。本项目溶解系统设置1套，包含1台斗提机、1台尿素溶解罐及2台尿素溶液输送泵(一用一备)等设备。尿素溶解水采用除盐水。本项目两台锅炉尿素用量192kg/h。

2.2溶液储罐。尿素溶液储存罐用以储存配制好的尿素溶液。尿素溶液储存罐内及再循环管线应设伴热装置，防止尿素溶液结晶。当尿素溶液温度过低时(40%溶液，t≤20℃)，应启动蒸汽(外引)加热，并使溶液的温度提高到高于结晶温度10℃以上。为了减少热损失，尿素溶液储存罐体外应实施保温。本项目尿素溶液储存罐为一台。

2.3尿素溶液输送泵。尿素溶液输送泵为不锈钢离心泵，两台泵一运一备，并列布置。溶液输送泵还利用溶解罐所配置的循环管道将尿素溶液进行循环，以获得更好混合。

2.4高流量和循环模块。尿素溶液制备以后，将由位于尿素溶液制备区的高流量循环系统输送给位于锅炉脱硝区的计量和分配模块。该装置包括2台全流量的多级SS离心泵，一用一备。安装有用于远程控制和监测循环系统压力、温度、流量等的仪表。高流量输送模块为喷射区域计量模块提供适当的流量和压力，其中背压控制阀对压力进行压力控制回路调节，保证为计量模块提供足够的还原剂压力。

2.5计量模块。本项目每台锅炉设一个计量模块用于精确计量和独立控制到锅炉内每个喷射区的还原剂浓度。并且根据锅炉负荷、燃料、燃烧方式、NOx水平、脱硝效率等参数的变化，自动调节进入锅炉喷射区的反应剂流量。

2.6分配模块。本项目每台锅炉设1个8路分配模块。模块包括一个自由基座、雾化空气管路仪表、手动阀和尿素管路仪表、手动调节阀、流量计等，能准确的调节每支喷枪的流量。

2.7墙式喷射器。每一个喷射器组件都具有适合的尺寸和特性，保证达到必须的NOx减排所需的流量和压力。本项目每台锅炉设置8支喷枪。每个装配组件还包括空气雾化喷射器、用于插入调整的适配器、用于连接锅炉支撑的连接件、快装接头和用于化学剂和雾化空气管路连接的长钢丝编织可弯曲软管。

三、结语

SNCR作为较成熟的脱硝工艺具有工艺简单，操作便捷，容易加装，几乎无停工期，所占空间小，射出是多层次的，且随负载及操作指令自动控制等优点。尽管受到反应温度、混合等因素制约，脱硝效率没有SCR高，但初始投资相对于SCR工艺来说要低得多，而运行费用与SCR工艺相当。适用于脱硝效率要求不高的锅炉，特别适用于烟气脱硝改造工程。