煙氣脫硝技術(shù)第1頁/共38頁2009SelectiveNon-CatalyticReductionSNCR是在870～1205℃下，將氮還原劑（氨或尿素）噴入煙氣中，將NOx還原，生成氮?dú)夂退?。與SCR技術(shù)相比，SNCR技術(shù)利用爐內(nèi)的高溫驅(qū)動氨與NO的選擇性還原反應(yīng)，因此，不需要昂貴的催化劑和體積龐大的催化塔。SNCR相對于低NOx燃燒器和SCR來說，初投資低，停工安裝期短，脫硝率中等。由于受到鍋爐結(jié)構(gòu)形式和運(yùn)行方式的影響，脫硝性能變化比較大。美國電力行業(yè)的業(yè)主認(rèn)為，最終的目標(biāo)不是得到最低的NOx排放，而是以最低成本符合排放要求。因此，近10年來SNCR技術(shù)在美國得到迅速的推廣應(yīng)用。由于SNCR成本較低，改造方便，適合老廠改造，也適宜協(xié)同應(yīng)用其它的低NOx技術(shù)，近年在捷克、韓國、臺灣等地都有發(fā)展應(yīng)用。選擇性非催化還原第2頁/共38頁2009NOxOUTULTRA?

工藝原理AIG空氣空氣預(yù)熱器鍋爐煙囪SCR反應(yīng)器混合/給料泵溶解罐溶液罐稀釋風(fēng)機(jī)尿素筒倉HFDPCVMDM稀釋風(fēng)尿素噴槍熱解爐加熱器第3頁/共38頁2009尿素溶液配置儲存系統(tǒng)：一個10m3的尿素溶解器采用蒸汽加熱來生產(chǎn)50％尿素溶液溶液儲存在兩個140m3的儲罐中，儲罐是保溫隔熱的，并配置了加熱墊和一個自動調(diào)溫器來保持儲罐溫度在25℃以上。高能輸送系統(tǒng)：在線加熱器來維持尿素溶液溫度，還包括一個雙向過濾網(wǎng)、兩個多級不銹鋼離心泵。噴射器測量模塊：用水稀釋后的尿素溶液到三個獨(dú)立的噴射層。每個墻噴射區(qū)配有一個供水壓力控制閥和尿素溶液計量閥。尿素溶液和輸送空氣在混合室中預(yù)霧化后通過風(fēng)冷噴槍噴入爐內(nèi)煙氣中。所有的墻式噴射器配有縮回機(jī)構(gòu)，每層噴射器單獨(dú)控制。噴射器：通常有多孔長噴槍和墻式噴嘴兩種。爐子越大，需要的噴射器數(shù)量越多；通常分層布置，根據(jù)噴入層位置和溫度的高低，組合使用。測量控制反饋系統(tǒng)：自動控制配料池的濃度、尿素溶液儲罐的液位，并檢測排煙NOx含量，通過（PID）調(diào)節(jié)控制噴入爐膛內(nèi)的尿素溶液的流量以及霧化氣壓。SNCR系統(tǒng)第4頁/共38頁2009SNCR在大型電站鍋爐上的應(yīng)用90％+：在溫度恒定、混合充分、反應(yīng)停留時間充足的實驗室條件下，氨和尿素SNCR反應(yīng)能達(dá)到超過90％的脫硝率。70％+：廢棄物焚燒鍋爐、窯爐和循環(huán)流化床鍋爐上，由于在合適的溫度范圍內(nèi)，反應(yīng)的停留時間大于0.5s，能實現(xiàn)70％以上的脫硝率

30％～40％：大型電站鍋爐應(yīng)用SNCR脫硝率①爐內(nèi)布置受熱面，煙氣降溫速率高，反應(yīng)溫度范圍內(nèi)停留時間短②煙氣分層，爐內(nèi)的溫度、速度場分布不均勻③高度湍流和運(yùn)行工況變化，對整個爐內(nèi)的溫度、速度場的影響；④少量的還原劑難以跟大量的燃燒煙氣充分混合；⑤由于尾部布置換熱設(shè)備，氨的逃逸會造成一定的危害?！呋瘜W(xué)反應(yīng)快，反應(yīng)率高∴混合擴(kuò)散控制第5頁/共38頁2009兩種SNCR噴射設(shè)備MNL多孔長噴槍效果好，控制精確，但系統(tǒng)復(fù)雜：通常配備水冷、自動機(jī)械回撤、轉(zhuǎn)動除灰、高溫測量、斷水警報等配套設(shè)備墻式噴嘴形式簡單，操作和維護(hù)方便，不容易損壞，缺點是噴霧液滴難以深入到爐內(nèi)。第6頁/共38頁2009理想的SNCR噴射設(shè)備硬件工藝性能要求：按照SNCR的應(yīng)用場合要求，噴嘴應(yīng)該是能耐高溫沖擊，抗熱變形，耐磨耐腐，而且是容易維護(hù)和替換的。霧化性能要求：霧化顆粒最大程度與煙氣混合。因此，霧化角度應(yīng)該比較大，覆蓋面積要廣；通常霧化顆粒越小，反應(yīng)表面積越大，混合好。但是SNCR中液滴進(jìn)入爐內(nèi)迅速蒸發(fā)，大液滴的穿透距離大?！辔覀兲岢鯯NCR高溫噴射的墻式噴嘴應(yīng)該一部分速度高的粗顆粒集中在中心，可以抵達(dá)爐膛深處；另一部分細(xì)顆粒分散在噴嘴周圍，在噴入點即爐膛壁面附近就可以充分與煙氣混合反應(yīng)。還需注意不能在爐膛壁面附近的冷區(qū)形成特別粗的顆粒，以免氨逃逸；設(shè)計運(yùn)行控制要求：實際運(yùn)行過程中可以從兩個方面進(jìn)行調(diào)整：①布置多層多點不同形式的噴嘴組合。根據(jù)溫度的變化選擇不同的噴入層，在不同的位置布置不同形式的噴嘴。②要可以通過稀釋水量，霧化氣壓力和流量來調(diào)整單個噴嘴的霧化粒度。當(dāng)爐內(nèi)溫度因為負(fù)荷上升等原因而升高的時候，可以增加稀釋水量，使霧化粒度變粗。如前所述，霧滴顆粒越粗，溶液蒸發(fā)時間就越長；尿素溶液越稀，尿素結(jié)晶析出的時間就推遲。由于氮還原劑噴入點的溫度梯度大，反應(yīng)時間的推遲相當(dāng)于降低了反應(yīng)的溫度。第7頁/共38頁2009典型布置以及優(yōu)化根據(jù)爐膛現(xiàn)場溫度測試或者CFD模擬溫度分布的結(jié)果，通常設(shè)置2～3排噴射器，根據(jù)負(fù)荷變動、溫度變動情況來設(shè)計運(yùn)行策略，安排不同層的噴射器投入。總的來說，溫度和混合是兩個最重要的要素。而對于氨氮比，由于考慮到成本和尾部氨逃逸的問題，不建議使用高于2的氨氮比。一般設(shè)計范圍在1.0至1.2之間。第8頁/共38頁2009OptimizeFlowandTemperatureDistributions流場與溫度場分布優(yōu)化第9頁/共38頁20093DVisualization–PreciseDistributionTechnology三維目視-精確的注射科技Over500furnaceinjectionexperiences第10頁/共38頁2009典型問題與SCR技術(shù)相比，SNCR技術(shù)對鍋爐運(yùn)行的影響集中在氨逃逸濃度比較大的問題。未反應(yīng)的氨到達(dá)尾部煙道，可能會造成以下四點危害：排放：大于5ppm惡臭，大于50ppm影響人體健康。與HCl生成NH4Cl產(chǎn)生煙囪可見的煙柱，主要發(fā)生在含HCl的煙氣中，如廢棄物燃燒煙氣；生成NH4HSO4和（NH4）2SO4造成下游設(shè)備（空預(yù)器）的壓損增加、低溫腐蝕。特別是鍋爐燃用高硫煤的時候。氨富集在飛灰中，影響飛灰品質(zhì)，造成飛灰銷售、處理難的問題?！啊瓕τ谖膊堪碧右莸膯栴}，主要是硫酸氫氨和硫酸氨黏附在飛灰上，造成尾部設(shè)備主要是空預(yù)器的沾污、腐蝕、堵塞問題。”--Lyon第11頁/共38頁2009設(shè)計中：通過減少尿素溶液的用量（用小的NSR）。保證混合充分和足夠高的溫度和足夠長反應(yīng)時間（通過設(shè)計不同的噴射策略，同時在比較高的溫度下噴射）。提高燃燒煙氣的氧含量或添加合適的添加劑（產(chǎn)生必要的活性根，同時也可以氧化部分的NH3），但難免犧牲一點脫硝的效率。運(yùn)行中：SNCR系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行：減少爐膛出口處的NH3逃逸，從源頭上減少硫酸氫氨生成的濃度；空預(yù)器吹灰優(yōu)化：根據(jù)運(yùn)行中的煙氣通過空預(yù)器壓力損失變化規(guī)律，適當(dāng)增加吹灰頻率和吹灰強(qiáng)度，減少空預(yù)器硫酸氫氨堆積來控制空預(yù)器壓損增加?？疹A(yù)器改造：硫酸氫氨沉積位置發(fā)生在空預(yù)器中間溫度區(qū)?？赏ㄟ^改造空預(yù)器，消除空預(yù)器中溫段管子焊接接縫，使管子光順，最好加上陶瓷涂層，減少硫酸氫氨沉積的機(jī)會。氨逃逸問題的對策第12頁/共38頁2009應(yīng)用情況美國有90多臺燃煤電站鍋爐（總發(fā)電容量為20GW左右）。全球范圍內(nèi)，320+SNCR系統(tǒng)在應(yīng)用(FuelTechCo.2005年)。最大脫硝率70％，比較好的能達(dá)到40％，600MW鍋爐32～38％。SNCR應(yīng)用機(jī)組/地點類型/容量采用技術(shù)改造前〔NOx〕(ppm)改造后〔NOx〕(ppm)脫除效率氨泄漏(ppm)IndianRiver3#178MW前墻燃煤鍋爐

/275203平均26%空氣加熱器無堵塞、灰中NH3含量亦未超標(biāo)IndianRiver4#440MW對沖燃煤鍋爐

/263173平均34%Cardinal1#600MW對沖燃煤鍋爐空氣霧化NOxOUT513ppm359ppm>30%<5Asheville1#198MW天然氣輸送的尿素溶液267167

37％平均<3Conectiv'sEngland1#138MW旋風(fēng)爐NOxOUT?300210

30%平均<5尿素溶液RRI富燃區(qū)氮劑噴射21013834%無額外氨泄漏，平均<1SNCR脫硝技術(shù)在電站鍋爐上應(yīng)用舉例第13頁/共38頁2009實際測得在投入脫硝前的NOx分別為399mg/m3、383mg/m3，氧量為4.4%、3.0%；在投入投入脫硝后NOx分別217mg/m3、257mg/m3,氧量為4.2%、3.1%。A側(cè)平均為45.6%,B側(cè)平均為31.1%

國內(nèi)應(yīng)用－瑞明電力2＃爐氨溶液的流量為2346kg/h,氨逃逸A側(cè)DCS顯示為0ppm，B側(cè)顯示為0.5ppm。從測量結(jié)果可以看出A側(cè)氨逃逸比B側(cè)高，A側(cè)平均為7.0ppm,B側(cè)平均為1.2ppm。該系統(tǒng)脫硝率>30%，氨逃逸≤3ppm，單爐年減排氮氧化物約500噸，在噴入鍋爐的尿素溶液升高時，脫硝率可達(dá)50%，氨逃逸≤10ppm。第14頁/共38頁2009HG-410/9.8-YW15型煤粉鍋爐，在已進(jìn)行常規(guī)煤粉再燃改造基礎(chǔ)上進(jìn)一步結(jié)合了選擇性非催化還原(selectivenon-catalyticreduction,SNCR)的改造，即對該鍋爐采用了聯(lián)合Reburning/SNCR技術(shù)。通過實驗運(yùn)行表明:當(dāng)僅有再燃投入運(yùn)行時，NOx可以低于350mg/m3(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài),6%O2,干煙氣)；而當(dāng)結(jié)合了SNCR運(yùn)行時,NOx則達(dá)到了200mg/m3以下，同時尾部氨泄漏小于7.6mg/m3。低負(fù)荷情況下脫硝率較高,對于51%負(fù)荷(氨氮比＝1.0),NOx降至160mg/m3，而此時的尾部氨泄漏只有1.14mg/m3。此外,根據(jù)負(fù)荷氨氮比的不同，單獨(dú)SNCR技術(shù)在再燃的基礎(chǔ)上也實現(xiàn)了38.2%~73.9%的脫硝率。國內(nèi)應(yīng)用－北京一熱一期1＃第15頁/共38頁2009與氨接觸的設(shè)備不能夠是易被氨腐蝕的銅、鋅材質(zhì)。必要的消防噴淋系統(tǒng)液氨蒸發(fā)槽和卸氨管路長時間停用后，再次使用前要用氮?dú)膺M(jìn)行重復(fù)吹掃2～3次，以把管道或者系統(tǒng)內(nèi)空氣中的氧降低至安全濃度（氨氣中的氧含量13%～26%時遇明火易產(chǎn)生爆炸，17%時最危險）。勞動安全保護(hù)設(shè)施及防護(hù)用品和檢測裝置：橡膠手套、全面部防護(hù)罩、連體防化學(xué)飛濺防護(hù)服、防化學(xué)品口罩、正壓式空氣呼吸器、便攜式氨氣泄漏檢測儀。注意監(jiān)測氨逃逸率，檢查氨氣逃逸率檢測裝置、氮氧化物檢測裝置、SO3檢測裝置讀數(shù)、飛灰氨濃度和空預(yù)器壓損。氨安全性問題第16頁/共38頁2009火電廠NOx控制技術(shù)效果和投資造價第17頁/共38頁2009火電廠NOx控制技術(shù)進(jìn)展第18頁/共38頁08/30/06課程結(jié)束！

謝謝各位！盧志民博士–zhmlu@.c19頁/共38頁2009催化劑通道堵塞案例第20頁/共38頁2009恒運(yùn)耙式蒸汽吹灰器

第21頁/共38頁2009第22頁/共38頁2009漢川長沙第23頁/共38頁2009第24頁/共38頁2009外三第25頁/共38頁2009國華寧海4#60萬第26頁/共38頁2009(44套SCR系統(tǒng),其中38套高灰段布置,6套低灰段布置）高灰段低灰段0510152025布置位置m3(x1000)2.2%97.8%蜂窩狀平板狀051015催化劑類型47.6%52.4%安裝催化劑體積總量:18,714m3m3(x1000)E.ON工程公司SCR脫硝系統(tǒng)第27頁/共38頁2009聲波發(fā)生器（對于所有D系列型號均相同）1/4”出氣口鈦膜片（使用壽命4年以上）

簡約式設(shè)計使性能極為可靠第28頁/共38頁2009較低的頻率=更大的清潔效區(qū)域基頻為75Hz的的聲波除塵器的波長比基頻為230Hz的聲波除塵器發(fā)射的波長大3倍為實現(xiàn)共振，基頻為75Hz的聲波除塵器不需要有基頻為230Hz的聲波除塵器一樣高的聲強(qiáng)輸出（db）聲波作用范圍第29頁/共38頁2009StaticMixers靜態(tài)混合器Bluffbodydiscsandswirlers托普索公司專有星型混合器示意圖InvertedSawtoothHighblockage–