烟气SCR脱硝与SNCR脱硝技术比较

北极星
环保网讯:锅炉燃用低热值高灰分燃料，尾部灰浓度远高于煤粉锅炉，会造成SCR反应器催化剂磨损严重、使用寿命降低，将使运行费用增加较大；省煤器后烟温较煤粉炉低，设计310℃左右为SCR脱硝反应的温度下限，不利于SCR反应器提高脱硝效率；由于催化剂的加入会将SO2氧化为SO3并与逃逸氨反应生成硫酸氨和硫酸氢铵，易造成空预器积灰堵塞和腐蚀且系统阻力增加较大，影响机组运行安全。鉴于以上因素，不考虑采用SCR或者SNCR+SCR联合脱硝工艺。
脱硝工艺的选择：
烟气脱硝技术比较（福建地区）
脱硝技术脱硝技术
SNCR适用于CFB机组，首先其炉膛出口温度一般在850——1000℃区间内，在SNCR工艺高效“温度窗”内；其次燃烧后烟气分三股分别经过分离器，在分离器内剧烈混合且停留时间超过1.5秒，为SNCR工艺提供了天然的优良反应器；最后由于CFB燃烧技术是一种低NOX燃烧技术，CFB锅炉出口NOX浓度较低，再通过SNCR工艺，可确保出口浓度达到环保要求；此外SNCR工艺投资和运行费用都低于SCR工艺，工业试验和国外运行经验均表明SNCR系统用于CFB锅炉，设计合理可达50%以上脱硝效率，氨逃逸可低于8ppm。
综合比较认为：采用SNCR脱硝技术，对该项目锅炉效率、排烟温度、锅炉受热面以及锅炉下游设备造成腐蚀的影响均较小，不影响机组运行的安全，不需要进行针对性设备改造。SNCR脱硝技术与SCR脱硝技术相比，具有工程实施较为简单易行，投资及运行成本低，占地面积少，建设工期短，氮氧化物排放可达到环保要求。根据满足布置要求，投资成本经济合理，本工程推荐采用SNCR工艺。
2、SNCR脱硝系统还原剂的选择：
SNCR脱硝系统还原剂有液氨、氨水、尿素三种。
1）液氨：
优点：喷入炉膛后会迅速挥发成气体，不会造成炉内受热面湿壁、腐蚀；缺点：氨气有毒、可燃、可爆，储存的安全防护要求高，需相关消防安全部门审批才能大量储存、使用；采用液氨的SNCR相对而言系统比较复杂，初期投资费用高，运行维护费用高，管道损失大，液氨泄漏事故频繁发生，从安全方面考虑，建议不采用液氨作为还原剂；2）氨水：
优点：喷射刚性、穿透力比氨气喷射高；
缺点：氨水恶臭、挥发性和腐蚀性强，有一定的操作安全要求，由于含大量的稀释水，储存、输送系统复杂；3）尿素：
采取一般的工业、农业用尿素作为还原剂，其含氮量在46%以上，其运输、储存、输送都无需特殊的安全防护措施。
尿素作为主要的工业、农用物资，其较大生产规模的厂家在福建省就有三明化工厂、福建富宝腾达化工有限公司等企业，可以保证还原剂--尿素的供应；其价格：根据2012年11月份市场预测福建地区尿素市场价格稳中有落，当地尿素企业主流出厂报价2020元/吨左右，近期尿素厂家生产基本正常，产品主供当地市场需求，当地农业用肥需求淡季，尿素厂家销售情况不理想，尿素出厂报价稳中有落，目前当地尿素企业出厂报价2000-2030元/吨左右，近期外省尿素到货平稳，当地经销商随行就市出货，目前当地市场批发报价2100元/吨左右。
从安全、采购、投资、运行成本、系统复杂性等方面综合考虑，选用尿素作为NOX还原剂。
3、还原剂喷射点的选择：
SNCR法的NOx脱除效率主要取决于反应温度、NH3与NOx的化学计量比、混合程度、反应时间等，CFB锅炉的烟气温度一般在920℃以下，分离器区域烟气温度在870——908℃之间，SNCR工艺的温度控制至关重要，若温度过低，NH3的反应不完全，容易造成NH3逃逸；而温度过高，NH3则容易被氧化为NO，抵消了NH3的脱硝效果。温度过高或过低都会导致还原剂损失和NOx脱除率下降。
对于SNCR脱硝还原剂（尿素或液氨）而言，CFB锅炉均能提供合适的温度区间供还原剂与NOx发生反应，达到脱除NOx的目的。
根据目前各研究机构对循环流化床锅炉的研究，SNCR最佳还原剂注射点为旋风分离器入口。根据流场计算及实测烟气在旋风分离器内平均停留时间将大致大于1S，而旋风分离器内温度基本不变化，还原剂在合适温度区间内停留时间将超过1S，超过最佳反应停留时间0.5秒，已经足够让其充分反应。
除了需要反应时间外，还需要脱硝还原剂与烟气的充分混合。CFB锅炉的旋风分离器中，气流的流场比较复杂，有分离器入口的转向和加速、主气流沿着分离器内壁的旋转、转向等。随着固相的分离，气体也贴壁旋转，旋转过程中有回流区形成、为气相的扩散和混合创造了非常好的条件。
气相在旋风分离器中的强烈混合，对喷氨脱硝反应非常有利。在CFB锅炉的旋风分离器内，还原剂与烟气将得到非常好的混合，有利于提高脱硝效率。
根据SNCR法的NOx脱除效率影响因素，从利于提高脱硝效率方面考虑，还原剂喷射点选择在为旋风分离器入口。
综合上述：采用SNCR脱硝技术，对该项目锅炉效率、排烟温度、锅炉受热面以及锅炉下游设备造成腐蚀的影响均较小，不影响机组运行的安全，不需要进行针对性设备改造；SNCR脱硝技术与SCR脱硝技术相比，具有工程实施较为简单易行，投资及运行成本低，占地面积少，建设工期短；该项目CFB锅炉机组满负荷燃用褐煤时，原始NOx排放浓度最高约为240mg/Nm3，SNCR脱硝效率可达60%，可控制NOx排放浓度低于100mg/Nm3，可满足重点地区所有火电机组执行特别污染排放限值要求（即NOx排放量全部达到50mg/Nm3）。根据满足布置要求，投资成本经济合理，脱硝效率满足国家和当地政府要求，工艺成熟，安全可靠。