垃圾焚烧炉SNCR脱硝效率的影响因素及建议

摘要： SCNR脱硝功率的影响要素有:温度、NH3/NOx混合度.分析了NH3/NOx混合度的影响要素.结合废物燃烧炉SNCR脱硝工程的实际经验数据,研究了温度对脱硝功率的影响,并提出相应的对策.

引言

SNCR（Selective Non-Catalytic Reduction）脱硝技能于20世纪70年代起源于日本，80年代末在欧盟国家开始工业应用，90年代初进入美国。该技能由丹麦FLOW.VISION有限公司引入我国，随后美国燃料科技、德国ERC等公司纷纷进入中国推广。SNCR脱硝技能具有改造工期短、改造难度小、出资少等优点，是一种经济环保的脱硝技能，目前，已在我国工业经济中广泛应用及开展。

1 原理

SNCR脱硝技能是在必定的（一般是800°C～1000°C）烟气条件下，向烟气中喷入脱硝复原剂。在高温条件下，复原剂迅速地分解成NH3，一起与烟气中的NOx发生氧化复原反响，将NOx复原成N2与H2O蒸汽。该技能选用的脱硝复原剂一般为氨水和尿素2种。氨水作为复原剂时，喷发入高温烟气后，迅速气化成NH3和H2O蒸汽。首要化学反响为：

4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O

4NH3+2NO2+O2→3N2+6H2O

选用尿素作为复原剂时，喷发入高温烟气后，先分解为NH3，一起与烟气中的NO发生氧化复原反响。首要化学反响为：

2CO(NH2)2+4NO+O2→4N2+2CO2+4H2O

6CO(NH2)2+8NO2+O2→10N2+6CO2+12H2O

2 温度的影响分析

以各行业SNCR脱硝工程实例为基础，在NH3/NOx混合均匀程度完全相同的前提下，分析不同情况下的温度对脱硝的影响。

2.1 不同复原剂的最佳反响温度

不同复原剂需要的SNCR脱硝温度不尽相同。以重庆市某600t/d废物燃烧锅炉和大连市某500t/d废物燃烧锅炉为例。其中，重庆项目复原剂为尿素，大连项目的复原剂为氨水。

重庆项目：在锅炉负荷控制在80%，喷发入炉膛的尿素溶液（40%，w/w）控制在49.3kg/h，混合液总量控制在450kg/h时，每隔1min，记载一次SNCR脱硝体系的运转参数（氨逃逸率均为0mg/Nm3）。

大连项目：在锅炉负荷控制在65%～75%，喷发入炉膛的氨水（20%，w/w）控制在30kg/h，混合液总量控制在180kg/h时，每隔1min，记载一次SNCR脱硝体系的运转参数（氨逃逸率均为5～6mg/Nm3）。

依据测算CEMS检测点与喷枪的间隔，喷发点（脱硝反响点）至CEMS的时刻约3min，扣除时刻上的延迟后，测验成果如图1。

图1表明，在锅炉负荷和复原剂喷入量均不变的情况下，氨水作为复原剂，NOx的排放量谷值所对应的烟气温度约825°C；尿素作为复原剂时，NOx的排放量谷值所对应的烟气温度约930°C。

SNCR脱硝体系比较适宜的反响温度区域为800°C～1000°C，即脱硝反响功率较高的温度区间。其中，氨水利用率较高的温度区间为800°C～870°C；尿素利用率较高的温度区间为870°C～970°C。当温度低于该区间时，反响不彻底，即未参加反响的NH3添加，使得NH3逃逸率添加，会发生二次污染；当反响温度高于该区间时，NH3的氧化反响占主导，添加了复原剂的消耗量，即脱硝功率下降。

2.2 复原剂相同，不同温度对脱硝功率的影响

以大连市某500t/d废物燃烧锅炉为例，在锅炉负荷控制在65%～75%，喷发入炉膛的氨水（20%，w/w）控制在30kg/h，混合液总量控制在180kg/h时，每隔1min，记载一次SNCR脱硝体系的运转参数。成果如图2。

图2表明，在锅炉负荷不变，喷入锅炉的氨水量和稀释水量均不变的情况下，烟气温度在825°C时，NOx的排放浓度最低。烟气温度偏高或偏低，NOx的浓度均升高。NH3逃逸率值稳定地控制在6mg/Nm3以下。

1）区间一：780°C～825°C内，跟着温度升高，NOx的浓度下降。首要是因为温度的升高，脱硝反响加重，越来越多的NH3与NOx发生反响，而下降NOx

的浓度。

（2）区间二：825°C～880°C内，跟着温度的升高，NOx的浓度升高。首要原因有：1）温度升高，NH3与NOx的反响削弱，NOx的排放浓度升高；2）烟气温度的升高，局部会发生NOx，相同会添加NOx的浓度。

氨逃逸率稳定地控制在6mg/Nm3，而喷氨量不变，阐明参加反响的NH3量基本不变，即NH3的利用率不变。

“区间一”的斜率的绝对值，比“区间二”的要低，阐明“区间二”内所发生的NOx浓度高于区间一。即温度越高，发生NOx的速度越快。

NH3逃逸率一向处于5～6mg/Nm3，阐明烟气中有部分NH3未与NOx发生反响，而直接随烟气一起排入大气。可能是由喷枪雾化的散布不均匀导致。

2.3 负荷不变，温度升高对脱硝功率的影响

因为废物的热值不同（特别是废物燃烧炉），在废物投料量不变的情况下，炉膛内温度会出现动摇。以大连市某500t/d废物燃烧锅炉为例。该体系喷枪设置为前墙2支、侧墙各2支，共6支。运转时全部启用。

在锅炉负荷80%不变，即废物投料量坚持不变的情况下，设定喷发入氨水耗量25kg/h不变，测验不同温度条件下，经过调理混合液总量，使NOx的排放值控制在200mg/Nm3以下。

图3显示了烟气温度与混合液总量的联系。趋势表明：在锅炉负荷不变情况下，烟气温度升高时，添加混合液的总量，可使NOx排放值坚持不变。

依据程序控制原理：混合液总量=喷氨量+稀释水量。在喷氨量不变的情况下，混合总量添加，体现为稀释水量的添加，喷发入炉膛内的氨水浓度变低混合液总量的添加，阐明每支喷枪的流量添加。在喷枪的设计出力下，流量添加后，喷枪雾化的液滴粒径会添加，液滴在高温烟气中的气化时刻添加。因而，液滴在气化的过程中，随烟气向上活动至温度稍低的区域，气化后的NH3与NOx在温度稍低的区域，发生氧化复原反响。

3 NH3/NOx混合度

NH3与烟气（NOx）的混合是经过喷枪实现。NH3与烟气（NOx）混合得越充分，发生氧化复原反响后，NH3的利用功率越高，脱硝功率也越高，反之越低。SNCR脱硝复原剂（氨水或尿素溶液），均是以液态方式喷发入烟气中，经过喷枪，将液体雾化成无数个小粒径的液滴，均匀地散布在烟道截面上。其混合的均匀程度，与喷枪有很大联系。因而，在SNCR脱硝体系中，喷枪是最为要害的一个设备。

3.1 喷枪安置

喷枪的安置，涵盖两方面：喷枪数量和喷枪的雾化方式。依据控制逻辑，正常运转时，喷入锅炉的混合液总量（Q）不变。在必定的烟气截面积（S）上，安置必定数量（n）的喷枪，单支喷枪的流量为（）。因而，喷枪的数量决议了每支喷枪的流量。数量越多，单支喷枪流量越小，反之越大。

不考虑烟气天然混合的要素，使复原剂掩盖整个烟气截面，则每支喷枪需要掩盖的必定截面积（）。必定的喷枪流量（）下，喷枪的不同雾化方式，脱硝的功率也不完全一样。江宝宝等对CFB锅炉的研究表明，在相同喷枪数量下，扇形喷枪喷发速率比圆锥形喷枪大2.8m/s，雾化后粒径比圆锥形喷枪小9～16μm，更有利于提高脱硝功率。

3.2 喷枪雾化粒径

喷枪雾化液滴粒径的巨细，决议了NH3与烟气的接触面巨细。理论上来说，喷枪雾化后的液滴粒径越小，液滴与烟气（NOx）的接触面越大，NH3的利用率越高，

脱硝功率越高。然而，液滴越小，质量就越小，单个液滴取得的动量越小，其在烟气中的阻力作用下，液滴的穿透力衰减极快，导致液滴在烟气中的掩盖面小。

因而，雾化后液滴的动量（粒径巨细和速率），直接影响到液滴对烟气截面的掩盖率。选择适宜的喷枪参数，即适宜的雾化液滴的动量，成为SNCR脱硝工程成败的要害。

江宝宝等对不同负荷和不同的雾化方式下，SNCR脱硝的功率进行研究，并研究了喷枪不同出力下的雾化特性。但未对雾化液滴的动量（巨细、速率）与脱硝功率的联系做研究。喷枪最佳的动量（巨细、速率），将是SNCR脱硝功率提高的首要研究方向。对SNCR脱硝工程的设计和功率提高，将起到很明显的指导作用。

4 结论及主张

（1）不同复原剂利用率的最佳温度不同。氨水利用率最高时烟气温度约为825°C，较高的温度区间800°C～870°C；尿素利用率最高时的烟气温度约为930°C，较高的温度区间为870°C～970°C。

（2）同一复原剂在不同温度下的利用率不一样。在利用率最高所对应的烟气温度两侧，离得越远，复原剂利用率越低。高温区的利用率高于低温区。

（3）当喷枪处的温度仍高于最佳反响温度区间时，可经过添加混合液（复原剂+稀释水）的总量，到达较高的脱硝功率。在炉膛发生的初始NOx浓度不变的情况下，即复原剂的耗量不变，则只需经过添加稀释水的量即可。

SNCR脱硝体系设计时，主张设置多层喷枪，以习惯炉膛负荷调整时引起的温度改变。因为炉膛内温度呈现上低下高的散布，当高负荷时，上层喷枪处温度合适，喷枪主动切换至上层；当低负荷时，基层喷枪处温度合适，喷枪主动切换至基层。这样，不论炉膛的负荷如何改变，SNCR脱硝反响点，始终处于最佳温度区间内。