流化床锅炉脱硝喷枪安装位置布置

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1、SNCR脱硝关键技术

锅炉脱硝喷枪氨水喷枪

1.1 喷入温度窗口的选择

在SNCR中，由于温度影响的重要性，最重要的是炉膛上还原剂喷入点的选择，即温度窗口（Temperature windows）的选择。依据还原剂类型和SNCR工艺运行的条件，一个有效的温度窗口常发生在850～1050℃之间。

在SNCR过程中温度的影响存在着两种趋势，一方面是温度的升高促进NH3的氧化，使NOx脱除率下降，过高的温度甚至出现NOx升高的情况；另一方面温度的降低会使NH3的反应速率下降，也会导致NOx脱除率下降，同时氨逃逸加大。因此，最佳温度是这两种趋势对立统一的结果。一般认为最佳温度为850～1050℃。

1.2 还原剂喷入分布 

在SNCR中，还原剂的喷入位置的选择不仅受温度的影响，而且还会受还原剂分布的影响，分布不均会导致氨气逸出量增加。氨气逸出量的测量可以通过在出口烟道安装一个能够连续测量氨的装置实现。 

还原剂喷入系统必须能将还原剂喷人到锅炉内最有效的部位，因为受燃烧工况的影响，NOx的分布在炉膛对流断面上是经常变化的，如果喷人控制点太少或喷到锅炉中整个断面上的氨不均匀，则一定会出现分布率较差和较高的氨逸出量。在较大的燃煤锅炉中，还原剂的分布则更困难，因为较长的喷入距离需要覆盖相当大的炉内截面。多层投料同单层投料一样在每个喷入的水平切面上通常都要遵循锅炉负荷改变引起温度变化的原则。然而，由于这些喷入量和区域是非常复杂的，因此要做到很好的调节也是很困难的。为保证脱硝反应能充分地进行，以最少的喷入NH3量达到最好的还原效果，必须设法使喷入的NH3与烟气良好地混合。若喷入的NH3不充分反应，则泄漏的NH3不仅会使烟气中的飞灰容易沉积在锅炉尾部的受热面上，而且烟气中NH3遇到SO3会生成（NH4）2SO4，易造成空气预热器堵塞，并有腐蚀的危险。

1.3 停留时间

还原剂在最佳温度窗口停留时间越长，则NOx的去除效果越好。停留时间超过1s则可出现最佳NOx脱除率。
脱硝喷枪的布置位置直接影响温度窗口、还原剂喷入分布及停留时间，所以可以说SNCR脱硝关键技术即为脱硝喷枪的布置方案。

2、传统的脱硝喷枪布置方案

脱硝喷枪在锅炉布置简图

脱硝喷枪安装布置剖面图

众所周知，循环流化床锅炉旋风分离器入口水平段由于具备以下特点使其成为最为常规的脱硝喷枪布置点：

1）旋风分离器入口水平段烟气温度通常处于SNCR反应温度窗内，在此处喷入还原剂，可达到非常好的脱硝效果；

2）烟气在旋风分离器内有较长的停留时间，有助于SNCR完全反应，减少氨逃逸；

3）还原剂与烟气在旋风分离器内混合强烈，并且流化床锅炉温度场相对均匀，有利于SNCR反应。

3、新的脱硝喷枪布置方案

在确定中煤平朔4x160t/h循环流化床锅炉SNCR脱硝喷枪布置位置时，利用了预测的温度和停留时间要求，以及上炉和旋风分离器入口烟道中的流动特性；并加入最初计算流体力学模拟模型中的喷射建模预测机组内的化学分布，以把化学试剂覆盖度最大化；为预估系统性能，同时使用了喷射模拟建模和CKM分析。脱硝喷枪的布置位置及CKM分析结果如下图所示。

脱硝喷枪布置位置

CKM分析结果

CKM模拟结果显示，在旋风分离器入口烟道之前的炉膛中有很高的NOx减排潜力，且氨逃逸的风险很小。其与传统的布置方案相比具有如下优点：

1）更长的停留时间；

2）更好的覆盖率，化学试剂的覆盖率预计80%；

3）脱硝喷枪磨损小，使用寿命长；

4）脱硝喷枪布置不受旋风分离器入口水平段积灰的影响，运行稳定。