论垃圾焚烧发电厂中SNCR脱硝技术的运用

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　　摘  要：随着可持续发展的观念深入人心，越来越多的科学家们选择使用工业垃圾、生活垃圾为原料进行再利用生产，发电厂的选择性非催化还原法（SNCR）技术可以有效改善焚烧垃圾后产生的氨气等含有氮元素的有害气体产生，对于绿色发展的生产理念可以起到推动作用，文章通过实际案例解析了SNCR脱硝技术的应用原理，并结合理论分析总结得出了一系列SNCR脱硝技术的应用误区，对于相关领域科研工作者和同行业工作人员具有十分重要的参考意义。
　　关键词：垃圾焚烧发电厂;SNCR脱硝技术;自动控制
　　中图分类号：X701          文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2019）08-0164-02
　　Abstract： With the concept of sustainable development deeply rooted in the hearts of the people， more and more scientists choose to use industrial waste and domestic waste as raw materials for reuse and production. The selective non-catalytic reduction （SNCR） technology of power plant can effectively improve the production of harmful gases containing nitrogen， such as ammonia， which can be produced after incineration of waste， and can play an important role in promoting the production concept of green development. In this paper， the application principle of SNCR denitrification technology is analyzed through practical cases， and a series of misunderstandings in the application of SNCR denitrification technology are summarized in combination with theoretical analysis. It has very important reference significance for researchers in relevant fields and staff in the same industry.
　　Keywords： waste incineration power plant; SNCR denitrification technology; automatic control
　　1 概述
　　地区大气环境的煤烟型污染严重，并出现向混合型污染转变的趋势，烟尘、SO2、NOx、Hg排放总量逐年增高，SO2 和NOx的排放量均超过环境自净能力，环境状况形势十分严峻，必须通过相关规范来严厉禁止违法垃圾焚烧发电厂排放有毒有害气体的行为，保护环境避免污染大气。大部分垃圾焚烧发电厂已经从国外引进先进的科学技术，例如SCR与SNCR技术相结合的方式来共同管理焚烧过后产生的污染气体，并取得了显著的成效。大多数垃圾焚烧发电厂基本形成了以低氮燃烧和烟气脱硝相结合的技术路线，在环境约束条件下，应因厂制宜、因煤制宜、因炉制宜，通过技术经济综合比选后，确定相对最优的NOx控制方案。
　　2 SNCR脱硝技术特点
　　SNCR技术是在还原剂的参与下将烟气里的氮氧化合物与其进行化学变化，而不使用催化剂的一种脱硝技术，反应结果是生成氮气和水。脱硝工艺中常用的还原剂的主要反应如下：氨为还原剂时：4NH3+6NO→5N2+6H2O;当温度更高时则可发生正面的竞争反应：4NH3+5O2→4NO+6H2O;尿素（NH2CONH2）作还原剂时：（NH2）2CO→2NH2+2CO;NH2+2NO→N2+H2O;CO+NO→N2+CO2。通过控制不同反应过程中的还原剂剂量与可能产生的废气量，可以严格的控制焚烧过后产生的气体中二氧化氮或氨气等污染气体，在计算过程中需要将不同种类的垃圾产生的氮元素通过比例计算出来，再通过化学方程式得出需要的还原剂量。
　　脱硝技术主要分为低氮燃烧技术、SNCR技术和SCR技术。SNCR工艺不像SCR，不会使烟气中SO3浓度增加。NH3逃逸与SO3会使烟气中的飞灰容易沉积在锅炉尾部的受热面上，产生NH4HSO3易造成空气预热器堵塞、腐蚀的危险降低许多。因此，SNCR工艺的逃逸氨一般控制在5～15ppm以下，而SCR工藝则必须控制在1～5ppm。SNCR技术存在的问题有脱硝效率中等（25%-50%），需要与其它工艺联合使用，才能满足严格的氮氧化物控制要求。氨的利用率较低，氨逃逸率较高。负荷变化时，控制有难度。有副反应，生成N2O。随着锅炉容量的增大，尿素与氮氧化物浓度炉内不均一，脱硝效率呈下降趋势。
　　3 SNCR技术在垃圾焚烧发电厂的运用
　　在实际垃圾焚烧发电厂应用过程中，我们总结得出了以下观点：SNCR系统脱硝效率可高达90%，出口氮氧化物浓度可以低于100mg/Nm3;SNCR系统脱硝效率只能达到40-50%;氨逃逸要求：SCR和SNCR/SCR氨逃逸控制在2.5mg/Nm3以下;SNCR氨逃逸控制在8mg/Nm3以下;脱硝率为40%效率是针对火电厂SNCR，火电领域是最先运用SNCR技术，2016、2017年，阚山电厂2*600MW、利岗电厂2*600MW，35%效率;莱芜电厂2*300MW，灞桥电厂2*300MW等，效率40%或445%效率;2017至今，工业锅炉和垃圾焚烧SNCR脱硝——效率60～70%;迄今为止，发电厂有10-20个脱硝项目投运，大多采用SNCR技术，脱硝效率40-80%，排放浓度100～450mg/Nm3。氨逃逸：氨逃逸先经过生料磨吸收，达到空预器的逃逸氨浓度更低。低于10ppm对水泥设备影响极小，可以忽略不计。 　　设计排放浓度为200-300mg/Nm3：国家的排放标准在400-500mg/Nm3，重点地区可能执行更严格的地方标准。脱硝系统设计需考虑国家标准和地方标准。采用全自动控制，设定出口氮氧化合物浓度调节氨水喷射量。可保障出口浓度排放同时降低运行成本。脱硝率60-80%：脱硝率并不能实时监控，设计时NOx初始值的选取必须具有代表性;目前国内水泥项目氮氧化物初始浓度为600-1200mg/Nm3，达到排放标准（预测新标准300-500mg/Nm3）所需的脱硝率约为40-75%。氨逃逸10ppm：太低（如3ppm）技术实现困难;太高对附属设备影响大，运行成本高。还原剂氨水或尿素。各方对这两种还原剂的态度观点也不一致。氨水是炸弹，易造成安全事故，运输也不方便;尿素绝对安全，化学稳定性好，运输方便。尿素在水泥行业脱硝效率不好，只能达到40%;尿素脱硝系统的运行成本比氨水系统高很多;尿素系统的操作不方便。尿素是固态的，分解过程包括两个工序：表面水溶液蒸发;尿素颗粒分解，两个键断裂产生氨基;氨水溶液在离开喷嘴时已经被高度雾化。离开喷嘴瞬间完成蒸发过程，直接产生氨基，参与反应。
　　在垃圾焚烧发电厂的生产过程中，无论是自主还是引进技术，可靠的、能连续运行的仪器仪表是关键，脱硝系统的关键设备采用进口产品，脱硝装置中的关键设备如：喷嘴、催化剂、各类泵、变送器以及在线仪表原则上使用高品质的进口设备，确保系统的可靠运行。在线仪表均采用高品质的进口设备;SNCR作为全自动运行系统，其在线仪表的品质直接决定了其是否能长期稳定的运行。技术协议中约定消耗量/运行成本十分关键，可制定配套的惩罚条款。SNCR、SCR和SNCR+SCR的新技术产生，向垃圾焚烧发电厂公司提供了新的技术支持，其中最主要的是系统设计，包括系统基础设计和详细设计，CFD流场模拟，控制系统;核心设备供应。其中核心设备供应包括计量混合模块，喷射模块，还原剂输送模块，PLC控制模块等;新技术的应用需要专业人员进行安装指导和调试，并对公司的具体人员进行技术培训方可上岗作业。
　　总平面布置应符合安全及环保等规定，遵循设备运行稳定、管理维修方便、经济合理、安全卫生的原则，并应与电厂总体布置相协调。架空管线、直埋管线与岛外沟道相接时，应在设计分界线处标明位置、标高、管径或沟道断面尺寸、坡度、坡向管沟名称、引向何处等。平台扶梯及检修起吊设施的布置应尽量利用锅炉已有的设施。管道及附件的布置应满足脱硝施工及运行维护的要求，避免与其它设施发生碰撞。尿素溶解和储存设备依据就近原则布置在锅炉附近空地上。尿素溶液稀释设备尽可能紧靠锅炉布置，一般以地脚螺栓的形式固定在紧邻锅炉的0米标高空地上。
　　案例如下：20t/h燃煤循环硫化床锅炉NOx原始排放浓度590mh/Nm3，SNCR脱硝设备运行后，在正常喷量的情况下，达到排放浓度120mh/Nm3左右，脱硝效率79%以上，符合当地环保排放要求。25t/h燃煤链条锅炉NOx原始排放浓度280-400mh/Nm3之间，SNCR脱硝设备运行后，在正常喷量的情况，排放浓度稳定在80mh/Nm3以下，脱硝效率70-80%，符合环保排放要求。SNCR-D脱硝：生物质锅炉脱硝，新的SNCR-D型脱硝设备，是在成熟的SNCR的基础上加以改进，广泛应用于垃圾焚烧炉、燃生物质锅炉、煤改气锅炉，脱硝效率最高可达85%。8t/h燃生物质链条锅炉NOx原始排放浓度280-360mh/Nm3之间。SNCR-D脱硝设备运行后，还原剂尿素正常喷量的情况下，NOx排放浓度最高可达26mh/Nm3。每天使用25公斤尿素，NOx排放浓度稳定在100mh/Nm3以下。SNCR+SCR脱硝，SNCR脱硝处理50-60%，SCR脱硝处理40-50%，脱硝效率可达环保超低排放要求。相对独立安装SCR脱硝工程节约费用30%以上。低温湿法氧化脱硝，利用臭氧或氧化剂将NOx中NO进行氧化，然后吸收液进行吸收。脱硝率大90%。低温湿法氧化脱硝应用于炉膛不能开孔，无法使用SNCR脱硝的炉型，如燃气锅炉、焦炉、钢铁厂、玻璃窑炉、马蹄焰窑炉等。低温湿法氧化脱硝相对于SCR脱硝价格低廉，使用效果好等特点。
　　4 結束语
　　垃圾焚烧发电厂的技术改革和创新对于新能源技术的发展具有十分重要的实践价值，一方面可以深入贯彻政府的可持续发展和绿色发展的新型发展理念，为碧水蓝天贡献出一份力量。另一方面，通过使用废弃的垃圾焚烧得到充足的电力资源，可以有效改善电力资源匮乏的问题，可以尽量减少煤炭、石油等昂贵且稀少的资源，对于地区的发展和未来工业计划等多方面具有非常巨大的作用。在新的时期，各地区的垃圾焚烧发电厂应贯彻落实技术规范，认真测量各类关键技术指标，通过向国外先进垃圾焚烧发电厂的技术学习，应用和创新在我国不同条件下的垃圾焚烧发电厂，因地制宜地生产更多源源不断的电力资源。
　　参考文献：
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