SNCR脱硝技术你真的了解吗？5个典型案例为你解答

案例五：广州瑞明电力对SNCR脱硝技术的应用

在国家政策对发电企业环保治理的要求越来越严格,以及发电企业要为社会的环境保护不断做出新贡献的理念之下,广州瑞明电力股份有限公司在投入2台420t/h锅炉的烟气脱硫系统以后,又着手在烟气脱硝、降低NOx排放方面进行技术改造。

一方面采用低NOx燃烧技术,另一方面应用选择性非催化还原(ivenon2catalyticreduction,SNCR)脱硝技术对2台420t/h锅炉进行炉内脱硝的技术改造。此工程于2005年11月立项,由广州宇阳电力科技有限公司组织,参加者有广州瑞明电力股份有限公司、黄埔发电厂、浙江大学热能工程研究所、浙江省天正设计有限公司、杭州家和智能控制有限公司等单位。

针对SNCR技术开发的关键问题,结合瑞明电厂锅炉的实际情况,进行了认真的研究,为获得SNCR系统的设计依据,对锅炉的炉膛温度场、炉膛气氛场和烟气排放特性进行了测试,整个工程经历了可行性研究、初步设计和施工设计的审查,最后于2007年7月2号在锅炉的大修期间完成了SNCR脱硝系统的安装和系统的冷热态调试,使系统能正常投入运行。

2号锅炉的SNCR脱硝系统于2007年12月经历了168h试运行,在2008年1月下旬由广东省电力节能检测中心进行了性能验收试验,并且于3月份由广州市环保监测站进行了测试验收。试验结果表明,广州瑞明电力股份有限公司把SNCR脱硝技术用于锅炉炉内脱硝取得了预期的效果,脱硝率大于30%,可达到50%,氨逃逸量不超过3×10-6(在脱硝率为30%时)。目前广州瑞明电力股份有限公司又开始了1号锅炉的SNCR脱硝工程。

1SNCR脱硝系统的机理和组成

1.1SNCR脱硝系统的脱硝机理

SNCR脱硝技术是一种成熟的NOx控制处理技术。具体方法是当烟气温度在870～1200℃时,将氮还原剂(一般是氨或尿素)喷入烟气中,把NOx还原,生成氮气和水。它与选择性催化还原(ivecatalyticreduction,SCR)技术不同,SCR由于使用了催化剂,因此可以在很低的温度下脱除NOx。

两种方法都是利用氮还原剂对NOx还原的选择性,有效地避免了SNCR还原剂与富氧烟气中过量的氧气反应,因此称之为选择性还原方法。这两种方法的化学反应原理相同,其差异在于氮还原剂喷入的场合:SNCR是在高温的炉膛上部区域或对流烟道喷入;SCR则将氮还原剂喷入布置在低温的催化反应塔内。

在可供选择的还原剂中,尿素具有运输存储简单安全、货源易得等优点。因此,选择尿素作为NOx的还原剂。

尿素(NH2)2CO喷入炉内后,与NO的反应机理如下:

1.2SNCR脱硝系统的组成

SNCR脱硝系统主要包括尿素存储系统、尿素溶液配制系统、尿素溶液储存系统、溶液喷射系统和自动控制系统。SNCR脱硝系统的组成如图1所示。

1.2.1尿素供应站

尿素存储系统、尿素溶液配制系统和尿素溶液储存系统集中布置,共同组成尿素供应站(以下简称“尿素站”)。尿素站占地面积约235m2,高约15m。它的主要设备包括:1个干尿素储仓,1个计量仓,1台螺旋输送机,1个配液池,2个尿素溶液储罐,2个尿素溶液输送泵和2个水加压泵。在尿素站内,完成尿素储存、尿素溶液配制的任务,泵送到炉前喷射系统。

1.2.2炉前喷射系统

炉前喷射系统由三层喷射层组成,每层由14个喷射器组成。三层喷射层布置在炉膛燃烧区域上部和炉膛出口处,以适应锅炉负荷变化引起的炉膛烟气温度变化,使尿素溶液在最佳反应温度窗口喷入炉膛。每层喷射层都设有总阀门控制本喷射层是否投运,不投运的喷射枪则由气动推进器带动退出炉膛避免高温受热。各喷射层的尿素管道和雾化蒸汽管道上均设有调节阀门,控制喷射层的流量。

1.2.3自动控制系统

自动控制系统采用独立的可编程序逻辑控制器(PLC),系统单独设置1台工程师站(兼操作员站),预留OPC通信接口与电厂分散控制系统(DCS)通信;系统设有必要的报表、查询和报警等功能。控制系统根据采集的相关信号,控制、调节主要设备运行情况和喷枪运行情况,实现高效脱硝。

2 SNCR脱硝系统的168h试运行

2007年12月完成了SNCR脱硝系统的168h试运行,针对锅炉的实时运行情况,通过增减尿素溶液投入量和切换喷射层的方式,不断摸索今后的最佳运行方式和运行参数,以满足经济性和系统安全性要求。在SNCR脱硝系统投运前,NOx排放的质量浓度多在400mg/m3左右,SNCR脱硝系统投运后,将NOx排放的质量浓度控制在270mg/m3左右。

在SNCR脱硝系统投运期间,除个别时刻的汽温在525℃左右,主蒸汽温度和再热蒸汽温度多在(534±3)℃。主蒸汽温度平均值为530℃,再热蒸汽温度平均值为532℃。这一温度水平与SNCR脱硝系统停运时相差无几,说明通过燃烧调整,能够在SNCR脱硝系统投运的情况下保持正常汽温水平。

从理论上分析,将2t左右的水喷入炉膛上部温度为1100℃的烟气中,水分将快速蒸发,因蒸发吸热将引起烟气温度下降约12℃。烟气温度下降将带来传热温差减小,辐射传热减弱,导致炉膛上部的屏式过热器吸热减少,从而引起主蒸汽温度下降。

因此,只要能够通过锅炉运行燃烧调整,使炉膛上部屏区烟气温度上升12℃,就能够消除SNCR脱硝系统投运对汽温造成的不利影响。在168h试运期间,设备运行稳定,脱硝效果显著,未出现任何异常现象,达到了项目最初设计目标。

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