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目前脫氮技術(shù)有兩種，一是低氮燃燒技術(shù)，在燃燒過(guò)程中控制NOx的產(chǎn)生．分為低氮燃燒器技術(shù)、空氣分級(jí)燃燒技術(shù)、燃料分段燃燒技術(shù)；工藝相對(duì)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，但不能滿足較高的NOx排放標(biāo)準(zhǔn)。另一種是煙氣脫硝技術(shù)，使NOx在形成后被凈化，主要有選擇性催化還原(SCR)、選擇性非催化還原(SNCR)、電子束法等；排放標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格時(shí)，必須采用煙氣脫硝。
由氮氧化物（NOx）形成原因可知對(duì)NOx的形成起決定作用的是燃燒區(qū)域的溫度和過(guò)量空氣量。低NOx燃燒技術(shù)就是通過(guò)控制燃燒區(qū)域的溫度和空氣量，以達(dá)到阻止NOx生成及降低其排放量的目的。對(duì)低NOx燃燒技術(shù)的要求是，在降低NOx的同時(shí)，使鍋爐燃燒穩(wěn)定，且飛灰含碳量不能超標(biāo)。
燃燒優(yōu)化是通過(guò)調(diào)整鍋爐燃燒配風(fēng)，控制NOx排放的一種實(shí)用方法。它采取的措施是通過(guò)控制燃燒空氣量、保持每只燃燒器的風(fēng)粉(煤粉)比相對(duì)平衡及進(jìn)行燃燒調(diào)整，使燃料型NOx的生成降到Z低，從而達(dá)到控制NOx排放的目的。
煤種不同，燃燒所需的理論空氣量亦不同。因此，在運(yùn)行調(diào)整中，必須根據(jù)煤種的變化，隨時(shí)進(jìn)行燃燒配風(fēng)調(diào)整，控制一次風(fēng)粉比不超過(guò)1.8:1。調(diào)整各燃燒器的配風(fēng)，保證各燃燒器下粉的均勻性，其偏差不大于5%~ 10%。二次風(fēng)的配給須與各燃燒器的燃料量相匹配，對(duì)停運(yùn)的燃燒器，在不燒火嘴的情況下，盡量關(guān)小該燃燒器的各次配風(fēng)，使燃料處于低氧燃燒，以降低NOx的生成量。
空氣分級(jí)燃燒技術(shù)是目前應(yīng)用較為廣泛的低NOx燃燒技術(shù)，它的主要原理是將燃料的燃燒過(guò)程分段進(jìn)行。該技術(shù)是將燃燒用風(fēng)分為一、二次風(fēng)，減少煤粉燃燒區(qū)域的空氣量(一次風(fēng))，提高燃燒區(qū)域的煤粉濃度，推遲一、二次風(fēng)混合時(shí)間，這樣煤粉進(jìn)入爐膛時(shí)就形成了一個(gè)富燃料區(qū)，使燃料在富燃料區(qū)進(jìn)行缺氧燃燒，以降低燃料型NOx的生成。缺氧燃燒產(chǎn)生的煙氣再與二次風(fēng)混合，使燃料完全燃燒。
該技術(shù)主要是通過(guò)減少燃燒高溫區(qū)域的空氣量，以降低NOx的生成技術(shù)。它的關(guān)鍵是風(fēng)的分配，一般情況下，一次風(fēng)占總風(fēng)量的25～35%。對(duì)于部分鍋爐，風(fēng)量分配不當(dāng)，會(huì)增加鍋爐的燃燒損失，同時(shí)造成受熱面的結(jié)渣腐蝕。因此，該技術(shù)較多應(yīng)用于新鍋爐的設(shè)計(jì)及燃燒器的改造中。
該技術(shù)是將鍋爐的燃燒分為兩個(gè)區(qū)域進(jìn)行，將85%左右的燃料送入第一級(jí)燃燒區(qū)進(jìn)行富氧燃燒，生成大量的NOx，在第二級(jí)燃燒區(qū)送入15%的燃料，進(jìn)行缺氧燃燒，將第一區(qū)生成的NOx進(jìn)行還原，同時(shí)抑制NOx的生成，可降低NOx的排放量。
該技術(shù)是將鍋爐尾部的低溫?zé)煔庵苯铀腿霠t膛或與一次風(fēng)、二次風(fēng)混合后送入爐內(nèi)，降低了燃燒區(qū)域的溫度，同時(shí)降低了燃燒區(qū)域的氧的濃度，所以降低了NOx的生成量。該技術(shù)的關(guān)鍵是煙氣再循環(huán)率的選擇和煤種的變化
這些低NOx燃燒技術(shù)設(shè)法建立空氣過(guò)量系數(shù)小于１的富燃區(qū)或控制燃燒溫度，抑制NOx的生成，在燃用煙煤、褐煤時(shí)可以達(dá)到國(guó)家的排放標(biāo)準(zhǔn)，但是在燃用低揮發(fā)分的無(wú)煙煤、貧煤和劣質(zhì)煙煤時(shí)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到國(guó)家的排放標(biāo)準(zhǔn)。需要結(jié)合煙氣凈化技術(shù)來(lái)進(jìn)一步控制氮氧化物（NOx）排放。低氮燃燒器技術(shù)：主要通過(guò)降低火焰溫度和氧含量減少NOx產(chǎn)生，可降低NOx生成量．30～60％。
在排放要求較高時(shí)，需采用煙氣凈化技術(shù)。目前應(yīng)用較廣的煙氣脫硝技術(shù)有：選擇性催化還原(SCR)法、選擇性非催化還原(SNCR)法、同時(shí)脫硫脫硝(如電子束法、活性焦還原法)等。幾種常用煙氣脫硝技術(shù)的比較如下：
SCR脫硝技術(shù)是在催化劑作用下，用選擇性還原劑(氨或尿素)將NOx還原為無(wú)害的氮?dú)夂退魵猓悄壳皣?guó)際上技術(shù)Z成熟、應(yīng)用Z廣泛的煙氣脫硝技術(shù)，NOx脫除效率80～90％。但投資和運(yùn)行成本較高。SCR技術(shù)在德國(guó)、Et本、奧地利、丹麥、美國(guó)等國(guó)應(yīng)用廣泛，奧地利AEE、魯奇、日立、三菱、巴布考克等國(guó)外脫氮公司擁有較好的SCR業(yè)績(jī)。AEE公司于2001年投運(yùn)的丹麥某電廠325MW機(jī)組脫氮效率達(dá)到95％。國(guó)內(nèi)已經(jīng)投運(yùn)的SCR工程目前僅福建后石電廠600MW機(jī)組，由臺(tái)塑美國(guó)公司獨(dú)資興建。
選擇性非催化還原脫硝技術(shù)是在鍋爐上煙溫850～1050"C處將還原劑(氨或尿素)均勻噴入爐膛內(nèi)，生成無(wú)害的氮?dú)夂退魵?。SNCR工藝不需催化荊，但需要較離反應(yīng)溫度；反應(yīng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單、投資較省、運(yùn)行成本低；脫氨效率一般僅有20～40％，應(yīng)用較少。
電子束法用高能電子加速器發(fā)射電子束激發(fā)煙氣，產(chǎn)生的多種自由基在常溫下將S02、NO等氧化為高價(jià)氧化物，與注入煙道的氨氣反應(yīng)，生成硫酸銨和硝酸鍍等。優(yōu)點(diǎn)是同時(shí)脫硫脫硝去除率高；系統(tǒng)簡(jiǎn)單，建設(shè)費(fèi)用是同等規(guī)模FGD的70--80％；不使用催化劑；副產(chǎn)物是出路較好的化肥。缺點(diǎn)是耗電量大，運(yùn)行費(fèi)用高；目前的電子輻射裝置還不適用于大機(jī)組系統(tǒng)。成都熱電廠采用日本荏原公司電子束法脫硫脫硝，處理煙氣量30萬(wàn)Nm3／h。
煙氣中的S02通過(guò)活性焦碳微孔的吸附催化作用生成硫酸，再熱時(shí)生成濃度很高的s02氣體，根據(jù)需要轉(zhuǎn)化成硫磺、液態(tài)S02等產(chǎn)品，煙氣中的NOx在加氨條件下經(jīng)活性焦催化還原，生成水和氮?dú)?。脫硫效率幾乎達(dá)100％，脫硝率在80％以上，反應(yīng)在100～200℃低溫進(jìn)行，不需煙氣升溫裝置；不存在吸附劑中毒；建設(shè)費(fèi)用與電子柬法相當(dāng)，運(yùn)行費(fèi)用約是電子柬法一半?；钚越刮椒ㄊ俏鞯翨F(Bergbau—Forschung)公司在1967年開(kāi)發(fā)，日本的三井礦山(株)公司改進(jìn)后于1984年10月建立處理能力3萬(wàn)／Nrash一1的工業(yè)試驗(yàn)裝置，經(jīng)過(guò)改進(jìn)和調(diào)整達(dá)到長(zhǎng)期穩(wěn)定連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，脫硫率JL乎100％，脫氬率在80％以上。
國(guó)際上技術(shù)Z成熟、應(yīng)用Z廣泛的煙氣脫硝技術(shù)，是在催化劑的作用下，用還原劑(氨或尿素)與煙氣中的氨氧化物反應(yīng)，將NOx還原生為無(wú)害的氮?dú)夂退魵?。根?jù)催化劑種類不同，反應(yīng)溫度范圍150～550"C，燃煤電廠SCR催化劑溫度一般為350。C左右。按反應(yīng)器布置方式不同，分為高含塵SCR工藝和低含塵SCR工藝。
SCR反應(yīng)條件下的化學(xué)反應(yīng)式為：
4NH3＋4NO＋O2＝4N2＋6H2O
在適當(dāng)催化劑的作用下，對(duì)NO2也有還原去除作用：
4NH3＋2NO2＋O2＝3N2＋6H2O 6NO2 + 8NH3→7N2+12H2O
SCR系統(tǒng)包括煙道、SCR反應(yīng)器，催化劑，氨噴射系統(tǒng)，脫硝裝置灰斗，吹灰及控制系統(tǒng)，脫硝劑存儲(chǔ)、制備、供應(yīng)系統(tǒng)，檢修儀表和控制系統(tǒng)，電氣系統(tǒng)等。其中，核心部分是SCR反應(yīng)器。脫硝劑存儲(chǔ)、制備、供應(yīng)系統(tǒng)包括液氨儲(chǔ)存、制各、供應(yīng)系統(tǒng)包括液氨卸料壓縮機(jī)、儲(chǔ)氨罐、液氦蒸發(fā)槽、液氨泵、氨器緩沖槽、稀釋風(fēng)機(jī)、混合器、氨氣稀釋槽、廢水泵、廢水池等。液氨的供應(yīng)由液氨槽車運(yùn)送，利用液氨卸料壓縮機(jī)將液氨由槽車輸入儲(chǔ)氮罐內(nèi)，用液氮泵將儲(chǔ)槽中的液氨輸送到液氨蒸發(fā)槽內(nèi)蒸發(fā)為氨氣，經(jīng)氨氣緩沖槽控制一定的壓力及流量，然后與稀釋空氣在混合器中混合均勻，再送至脫硝系統(tǒng)。氮?dú)庀到y(tǒng)緊急排放的氨氣則排入氨氣稀釋槽中，經(jīng)水的吸收排入廢水池．再經(jīng)由廢水泵送至廢水處理廠處理。流程如圖所示
三維視圖
2.1.4技術(shù)特點(diǎn)
SCR反應(yīng)器布置在鍋爐省煤器后，空氣預(yù)熱器之前。此時(shí)鍋爐尾部煙氣的溫度足以滿足催化劑運(yùn)行溫度，不需專門加溫。催化劑容易堵塞。由于含塵量高，必須防止催化劑堵塞，通過(guò)使煙氣均勻布置和布置吹灰裝置可避免催化荊堵塞問(wèn)題。反應(yīng)過(guò)程中發(fā)生副反應(yīng)，S02在催化劑作用下轉(zhuǎn)化為S03，再與煙氣中的殘留氨反應(yīng)形成硫酸氫銨對(duì)省煤器會(huì)造成腐蝕。低濃度殘留氨有利于避免形成硫酸氫銨。投資較低，但在舊廠改造中，有時(shí)由于場(chǎng)地限制，不能使用高含塵量工藝流程。
2.1.5 SCR三種布置的特點(diǎn)
布置形式 | 反應(yīng)器位置 | 特點(diǎn) |
高塵布置 | SCR反應(yīng)器設(shè)置在省煤器的下游和空氣預(yù)熱器和粉塵控制裝置上游之間 | 煙氣溫度在催化劑反應(yīng)的Z佳范圍， 煙氣粉塵高， 煙氣流速高，催化劑用量較大，催化劑采用寬節(jié)距7~9 mm，每層催化劑上部安裝吹灰器，防堵塞， SCR反應(yīng)器底部設(shè)灰斗 。 |
低塵布置 | SCR反應(yīng)器布置在高溫型電除塵器ESP和空預(yù)器APH之間 | 煙氣中飛灰相對(duì)較少， 催化劑的節(jié)距為4~7mm，催化劑用量減少，煙氣溫度偏低，需使用省煤器旁路，對(duì)熱效率有影響。 |
尾部布置 | SCR反應(yīng)器布置在濕法脫硫裝置（FGD）的下游 | 煙氣溫度低 、需用天然氣燃燒加熱，增加操作費(fèi)用。 |
Z普通的SCR工藝
SCR工藝的性能參數(shù)有：NOx脫除率：一般80～90％，可達(dá)到95％；
氫逃逸率：逃逸的氨進(jìn)入灰中．影響灰出售，氨逃逸率一般限制在l～2ppm；
S02／s03轉(zhuǎn)化率：一般應(yīng)小于l％，由于逃逸的氨與s03反應(yīng)生成硫酸氫銨對(duì)省煤器等造成腐蝕。通過(guò)計(jì)算機(jī)流體動(dòng)力學(xué)(CFD)模擬可優(yōu)化煙氣速度分布、煙氣與氨的均勻分布、反應(yīng)溫度、NH3／NOx比，以降低氣流壓損和氨逃逸率，優(yōu)化SCR性能參數(shù)。
針對(duì)不同工程的煙氣成分和含塵量等關(guān)鍵參數(shù)。通過(guò)催化劑選型優(yōu)化，降低系統(tǒng)阻力的同時(shí)延長(zhǎng)催化劑使用壽命，防 止催化劑積灰；在系統(tǒng)數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上，優(yōu)化設(shè)計(jì)煙道布置、導(dǎo)流板布置、噴氨均布裝 置以及氨空氣混合裝置，提高系統(tǒng)反應(yīng)效率，降低氨耗量。
在SCR系統(tǒng)（選擇性催化還原脫硝工藝）中，利用還原劑--氨氣和NOx反應(yīng)來(lái)達(dá)到脫硝的目的，目前成熟的還原劑制備工藝有液氨法、氨水法、尿素水解法、尿素?zé)峤夥ā?/p>
采用液氨法和氨水法制備還原劑具有工藝簡(jiǎn)單、能耗低、維護(hù)方便等特點(diǎn)，但液氨和氨水都是有毒物質(zhì)，其運(yùn)輸和儲(chǔ)存都屬于重大危險(xiǎn)源，具有較大的安全風(fēng)險(xiǎn)。使用液氨法作為還原劑時(shí)，在設(shè)計(jì)安全規(guī)范、運(yùn)輸線路許可、儲(chǔ)存的安全評(píng)價(jià)及環(huán)評(píng)認(rèn)證等支持性文件，并在相關(guān)管理部門進(jìn)行危險(xiǎn)化學(xué)品使用登記；
采用尿素制備還原劑時(shí)，從尿素的運(yùn)輸、儲(chǔ)存及Z終制成還原劑都非常安全，雖然工藝相對(duì)復(fù)雜、投資運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)高，但能夠確保氨來(lái)源的安全可靠。在較大城市、人口密集、和靠近飲用水源的地方，越來(lái)越多的電廠脫硝系統(tǒng)開(kāi)始傾向于選用安全的尿素作為還原劑。該技術(shù)已應(yīng)用于100MW～600MW機(jī)組脫硝裝置，成功案例表明，該技術(shù)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)穩(wěn)定可靠。
尿素?zé)峤庵瓢奔夹g(shù)利用高溫空氣或煙氣作為熱源，將霧化的尿素水溶液迅速分解為氨氣，低濃度的氨氣作為還原劑進(jìn)入煙道與煙氣混合后進(jìn)入SCR反應(yīng)器，在催化劑的作用下將氮氧化物還原成無(wú)害的氮?dú)夂退?/p>
尿素?zé)峤庵瓢毕到y(tǒng)一般包括尿素儲(chǔ)備間、斗提機(jī)、尿素溶解罐和儲(chǔ)罐、給料泵、尿素溶液循環(huán)傳輸裝置、電加熱器、計(jì)量分配裝置、絕熱分解室（內(nèi)含噴射器）、控制裝置等設(shè)備。
袋裝尿素顆粒儲(chǔ)存于尿素儲(chǔ)備間，由斗提機(jī)輸送到溶解罐里，用去離子水將干尿素溶解成質(zhì)量濃度40%~60%的尿素溶液，通過(guò)尿素溶液給料泵輸送到尿素溶液儲(chǔ)罐。空預(yù)器提供的熱一次風(fēng)通過(guò)電加熱裝置（或直接采用空氣加熱，也可使用燃油、天然氣、高溫蒸汽等各種熱源）加熱到600℃左右進(jìn)入絕熱分解室。尿素溶液經(jīng)由循環(huán)傳輸裝置、計(jì)量分配裝置、霧化噴嘴等以霧化狀態(tài)進(jìn)入絕熱分解室內(nèi)高溫下分解，生成NH3、H2O和CO2，分解產(chǎn)物通過(guò)氨氣噴射格柵噴入脫硝系統(tǒng)前端煙道?？刂蒲b置保證還原劑的供應(yīng)量滿足鍋爐不同負(fù)荷與脫硝效率要求。
使用安全的尿素，且易于運(yùn)輸和儲(chǔ)存，無(wú)危險(xiǎn)源建設(shè)、運(yùn)行、管理的困擾；占地面積小，周圍不需要大距離的防火安全間距；與尿素水解相比，投資與運(yùn)行費(fèi)用相當(dāng)，但不需要壓力容器，安全性更高；精確計(jì)量，調(diào)節(jié)控制容易，響應(yīng)速度更快；分解完全，熱解爐能將尿素溶液完全分解為還原劑；熱源可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況選擇性的組合。
國(guó)內(nèi)SCR項(xiàng)目投資估算
國(guó)內(nèi)單位KW投資成本與脫硝率、運(yùn)行費(fèi)用表
脫硝率 （%） | 新機(jī)組投資成本 （元/KW） | 新機(jī)組運(yùn)行費(fèi)用 （元/kgNOX） | 老機(jī)組投資成本 （元/KW） | 老機(jī)組運(yùn)行費(fèi)用 （元/kgNOX） |
30 | 50 | 2.0~4.0 | 100 | 1.4~2.8 |
50 | 100 | 3.0~5.0 | 120 | 2.0~3.5 |
65 | 120 | 4.0~6.0 | 150 | 2.8~4.2 |
80 | 150 | 5.0~7.0 | 200 | 3.5~5.0 |
北京某熱電廠新建兩臺(tái)E 級(jí)(254 MW) 燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電機(jī)組,配套進(jìn)行SCR ( SelectiveCatalytic Reduction) 法煙氣脫硝裝置建設(shè),燃機(jī)燃燒的天然氣成分見(jiàn)表1 ,余熱鍋爐中煙氣脫硝裝置入口煙氣參數(shù)見(jiàn)表2。
表1 天然氣成分
天然氣成分 | 單位體積含量
|
CH4% | 96.120 |
C4H6 % | 0.501 |
C3H8 % | 0.118 |
C4H10 % | 0.033 |
C5H12 % | 0.012 |
CO2 % | 2.600 |
N2 % | 0.147 |
H2S mg/ Nm3 | 6.130 |
He % | 0.469 |
表2 煙氣脫硝裝置入口煙氣參數(shù)
項(xiàng) 目 | 單位 | 數(shù)值 |
煙氣量 | kg/ s | 548198 |
SCR 入口煙氣溫度 | ℃ | 354130 |
SCR 前煙氣靜壓 | Pa | 3114 |
煙氣成分 | ||
O2 | % | 13.1689 |
N2 | % | 75.1303 |
Ar | % | 0.883 |
SO2 | % | 0 |
H2O | % | 6.1746 |
CO2 | % | 3.1378 |
NOX | ppmvd | 25 (15 %O2) |
本項(xiàng)目煙氣脫硝裝置主要性能要求見(jiàn)表3主要性能要求：
序號(hào) | 名稱 | 單位 | 數(shù)值 |
1 | NOX | 脫除率% | ≥50 |
2 | NH3 | 逃逸率 ppm | ≤3 ppm |
3 | SO2/ SO3 | 轉(zhuǎn)化率% | ≤1 % |
4 | 催化劑壽命 | h | ≥24 000 |
5 | 脫硝裝置壓力損失 | Pa | ≤250 |
目前常用的脫硝技術(shù)可分為燃燒過(guò)程中脫硝和燃燒后煙氣脫硝,燃燒過(guò)程中脫硝是在燃燒過(guò)程中抑制NOX 生成,主要有分級(jí)燃燒、燃料再燃、濃淡偏差燃燒、低過(guò)剩空氣燃燒和煙氣再循環(huán)等;燃燒后煙氣脫硝是對(duì)燃燒生成后的NOX 進(jìn)行脫除,即煙氣脫硝技術(shù),主要有SCR 法和SNCR (Selective Non -Catalytic Reduction) 法, 工業(yè)應(yīng)用中采用較多的是SCR 法煙氣脫硝技術(shù)。經(jīng)比較分析,本項(xiàng)目脫硝方案選用SCR 法煙氣脫硝工藝,由于項(xiàng)目所在地位于北京市四環(huán)之內(nèi),綜合考慮還原劑的消耗量和不同還原劑的運(yùn)輸和安全成本,本項(xiàng)目還原劑選用20 %(質(zhì)量) 濃度的氨水。本項(xiàng)目工藝流程見(jiàn)圖
主要可分為還原劑供應(yīng)系統(tǒng)和余熱鍋爐煙氣系統(tǒng)。運(yùn)氨槽車運(yùn)來(lái)的20 %濃度的氨水通過(guò)氨水卸載泵卸載到氨水儲(chǔ)罐中儲(chǔ)存,氨水儲(chǔ)罐中的氨水經(jīng)氨水計(jì)量泵送到蒸發(fā)/ 混合器中被從催化劑層后抽取的再循環(huán)高溫?zé)煔庹舭l(fā)并與再循環(huán)煙氣混合后通過(guò)噴氨格柵均勻的噴入到余熱鍋爐催化劑層上游;從燃機(jī)來(lái)的煙氣經(jīng)過(guò)余熱鍋爐第一級(jí)高溫蒸發(fā)器換熱模組后與噴氨格柵噴入的氨氣混合通過(guò)催化劑層,煙氣中的NOX 在催化劑的作用下,與NH3 發(fā)生還原反應(yīng),生成無(wú)二次污染的N2和H2O ,然后通過(guò)余熱鍋爐的第二級(jí)高溫蒸發(fā)器和省煤器,Z后通過(guò)煙囪隨煙氣排放。
本項(xiàng)目余熱鍋爐煙氣脫硝裝置主要設(shè)備有氨水卸載泵、氨水儲(chǔ)罐、氨水計(jì)量泵、蒸發(fā)/ 混合器、噴氨格柵、煙氣再循環(huán)風(fēng)機(jī)、催化劑等。各主要設(shè)備參數(shù)
與功能見(jiàn)表4。
本項(xiàng)目脫硝裝置隨主機(jī)整體工程于2008 年3月上旬建成后于3 月底和4 月初對(duì)單個(gè)設(shè)備進(jìn)行了調(diào)試,并于2008 年4 月13 日鍋爐機(jī)組啟動(dòng)后對(duì)1 #爐脫硝裝置進(jìn)行了整體啟動(dòng)和調(diào)試,脫硝裝置一次啟動(dòng)成功運(yùn)行,各項(xiàng)參數(shù)均達(dá)到設(shè)計(jì)值,脫硝效率達(dá)到了61.15 %。2 # 爐于2008 年5 月14 日進(jìn)行了啟動(dòng),脫硝系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,脫硝效率達(dá)到61.11 %。到目前為止,本項(xiàng)目?jī)膳_(tái)機(jī)組脫硝裝置均運(yùn)行良好.如果機(jī)組年利用小時(shí)數(shù)按3 500 h計(jì)算,兩臺(tái)機(jī)組每年可減排NOX 約30818 t ,可有效控制NOX 排放,保護(hù)環(huán)境。
表4 主要設(shè)備參數(shù)與功能
設(shè)備名稱 | 參數(shù) | 功能 | 備注 |
氨水卸載泵 | 流量15 m3/ h | 將氨水從槽車卸載到氨水儲(chǔ)罐 | 氨區(qū)共用 1用1備 |
氨水儲(chǔ)罐 | 有效容積25 m3 | 滿足一臺(tái)余熱鍋爐7 天20 %濃度氨水消耗量的儲(chǔ)存 | 氨區(qū)共用 2 臺(tái) |
氨水計(jì)量泵 | 流量30～120 kg/ h | 滿足1 臺(tái)鍋爐不同負(fù)荷氨水供應(yīng)量 | 氨區(qū)共用 1用1備 |
蒸發(fā)/ 混合器 | 700 ×5 000 mm | 將20 %濃度氨水蒸發(fā)并與再循環(huán)煙氣混合 | 1 臺(tái)/ 爐
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噴氨格柵 | 在煙氣通道截面按280 mm 間隔均布將氨與煙氣的混合氣體均勻的噴入到余熱鍋爐內(nèi) | ||
催化劑波紋板式 | 孔徑313 mm | 加快NOX 與NH3 的反應(yīng)速度,脫除煙氣中的NOX | |
煙氣再循環(huán)風(fēng)機(jī) | 煙氣量11 700 Nm3/ h | 從催化劑層后抽取高溫?zé)煔鈱彼舭l(fā) | 1 用1 備/ 爐
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經(jīng)濟(jì)分析的目的是計(jì)算脫硝裝置“折算每度電脫硝費(fèi)用”。基于設(shè)計(jì)條件和性能要求,本脫硝裝置的主要費(fèi)用包含初建費(fèi)用、運(yùn)行費(fèi)用、設(shè)備維護(hù)費(fèi)用、運(yùn)行人員管理費(fèi)用等,各項(xiàng)費(fèi)用說(shuō)明如下。
初建費(fèi)用包含脫硝裝置首次建設(shè)的設(shè)備、催化劑、安裝等各項(xiàng)工程費(fèi)用,不包含土地征用和使用費(fèi)、運(yùn)行費(fèi)用包含脫硝裝置運(yùn)行的各項(xiàng)消耗費(fèi)用,主要包含電耗、還原劑消耗、壓縮空氣消耗、水耗、催化劑消耗等。對(duì)于水耗,本脫硝裝置使用20 %濃度氨水,通常不消耗水,此處不計(jì)算水耗;對(duì)于壓縮空氣,本項(xiàng)目消耗量較少,折算到運(yùn)行費(fèi)用的電耗中,未單獨(dú)列出;對(duì)于催化劑消耗,考慮到催化劑化學(xué)壽命為24 000 h ,每隔6～7 年更換一層為消耗材料,本經(jīng)濟(jì)分析將此項(xiàng)列入運(yùn)行費(fèi)用。設(shè)備維護(hù)費(fèi)用包含脫硝裝置所有設(shè)備的檢修、更換配件和易損件等維護(hù)費(fèi)用。運(yùn)行人員管理費(fèi)用包含脫硝裝置運(yùn)行維護(hù)人員的工資、福利等。本脫硝裝置詳細(xì)的經(jīng)濟(jì)分析表見(jiàn)表5。
表5 經(jīng)濟(jì)分析表
項(xiàng)目 | 單位 技術(shù)參數(shù) | 數(shù)值 | 備注
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煙氣量 | kg/ s | 548198 | |
SCR 入口煙氣溫度 | ℃ | 354130 | |
NOX 濃度 | ppmvd | 25(15 %O2) | |
NOX 脫除效率 | % | 50(15 %O2) | |
SO2/ SO3 轉(zhuǎn)化率 | % | 1 | |
NH3 逃逸率 | ppm | 3 | |
催化劑耗量 | m3 | 31 | 24 000 小時(shí) |
初建費(fèi)用 | |||
初建總費(fèi)用 | 萬(wàn)元 | 736.12 | 含首裝催化劑 |
折算年均初建費(fèi)用 | 萬(wàn)元/ 年 | 24.50 | |
運(yùn)行費(fèi)用 | |||
年利用小時(shí) 數(shù) | h/ 年 | 3 500 | |
年氨水消耗量 | t/ 年 | 315.40 | |
年氨水消耗費(fèi)用 | 萬(wàn)元/ 年 | 47.30 | |
年電耗量 | kWh/ 年 | 210 000 | |
年電耗量費(fèi)用 | 萬(wàn)元/ 年 | 10.10 | |
年折算催化劑費(fèi)用 | 萬(wàn)元/ 年 | 44.70 | |
年總運(yùn)行費(fèi)用 | 萬(wàn)元/ 年 | 102.20 | |
設(shè)備維護(hù)費(fèi)用 | 萬(wàn)元/ 年 | 73.60 | |
運(yùn)行人員管理費(fèi)用 | 萬(wàn)元/ 年 | 24 | |
平均年總消耗費(fèi)用 | 萬(wàn)元/ 年 | 224.30 | |
年發(fā)電量 | kWh/ 年 | 700 000 000 | |
折算每度電脫硝用 | 分/ kWh | 0.32 | |
燃?xì)庥酂徨仩tSCR 法煙氣脫硝與常規(guī)火電廠燃煤鍋爐或工業(yè)鍋爐SCR 法煙氣脫硝工藝原理相同,但由于余熱鍋爐脫硝用的催化劑布置在余熱鍋爐爐內(nèi),工程設(shè)計(jì)還是有較大區(qū)別,對(duì)于余熱鍋爐脫硝在工程設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮以下幾個(gè)方面的內(nèi)容。
（1） 噴氨混合裝置
噴氨混合裝置的關(guān)鍵是要考慮氨氣和煙氣的混合,另外還要考慮裝置阻力問(wèn)題。目前常用于煙氣脫硝的噴氨混合裝置主要有渦流混合裝置、靜態(tài)混合器和噴氨格柵。渦流混合裝置要求的混合距離較大,且引起的煙氣阻力較大;靜態(tài)混合器混合距離較小,但引起的煙氣阻力大;噴氨格柵可根據(jù)混合距離的遠(yuǎn)近布置噴嘴的數(shù)量,此方法易于設(shè)計(jì)且混合阻力小,為余熱鍋爐脫硝混合裝置的Z佳選擇方案。
（2）噴氨裝置的位置
根據(jù)余熱鍋爐結(jié)構(gòu)型式,噴氨裝置可布置在鍋爐入口喇叭口段,也可布置在爐內(nèi)催化劑前的換熱模組之間。噴氨裝置布置在入口喇叭口段可節(jié)約爐內(nèi)混合空間,減少噴嘴數(shù)量,但對(duì)噴氨裝置的材質(zhì)要求高,且氨分布調(diào)整困難。噴氨裝置布置在爐內(nèi)催化劑前的換熱模組之間時(shí),對(duì)噴氨裝置的材料要求較低,氨分布易于調(diào)整,能較好的滿足機(jī)組負(fù)荷波動(dòng)的影響,但要求噴氨裝置與催化劑之間有一定的混合距離,加長(zhǎng)了爐內(nèi)煙道。對(duì)于不同的余熱鍋爐型式,脫硝裝置設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)進(jìn)行綜合比較,合理選取噴氨格柵布置位置。
（3）催化劑選型
催化劑從其型式上主要分為平板式、波紋板式和蜂窩式,不同類型的催化劑有其各自的特點(diǎn),燃?xì)庥酂徨仩t的煙氣條件較好,煙氣比較清潔,適合于選用比表面積大、活性高的催化劑。另外,煙氣系統(tǒng)阻力對(duì)燃?xì)庥酂徨仩t也很重要,對(duì)于催化劑的選型也要考慮催化劑層阻力大小。綜合比較,催化劑可優(yōu)先選用波紋板式或蜂窩式。
SNCR工藝技術(shù)，又稱為熱力脫硝技術(shù)。Z初由美國(guó)的Exxo rl公司發(fā)明，并于1974年在日本成功的工業(yè)化應(yīng)用。SNCR是一種不用催化劑，在850℃’1100℃爐膛溫度區(qū)域內(nèi)，噴入還原劑氨或尿素與NOx反應(yīng)，迅速生成無(wú)害的N2和H20的過(guò)程進(jìn)行脫硝。一般SNCR技術(shù)脫硝率約30一50％。
SNCR技術(shù)投資成本低，建設(shè)周期短，脫硝效率中等，比較適用于缺少資金的發(fā)展中國(guó)家和適用于對(duì)現(xiàn)有中小型鍋爐的改造。這種技術(shù)的不足之處就是NOx的脫除效率不高，氨逃逸比較高。所以單獨(dú)使用SNCR技術(shù)受到了一些限制。但對(duì)于中小型機(jī)組或老機(jī)組改造，由于它在經(jīng)濟(jì)性能方面的優(yōu)勢(shì)，仍不失其吸引力。
因不使用催化劑，不會(huì)導(dǎo)致S02／S03氧化，造成堵塞或腐蝕的機(jī)會(huì)Z低，沒(méi)有壓力損失；NH3逃逸在10～15ppm。通常在爐膛內(nèi)噴射還原劑，但還原NOX的反應(yīng)對(duì)于溫度條件非常敏感，反應(yīng)溫度窗口的選擇是SNCR還原NOx效率高低的關(guān)鍵之一，溫度窗口取決于煙氣組成、煙氣速度梯度、爐型結(jié)構(gòu)等差數(shù)。Z佳的反應(yīng)溫度窗的溫度范圍為850～1150℃；當(dāng)反應(yīng)溫度過(guò)高時(shí)，由于氨的分解會(huì)使NOx還原率降低，另一方面，反應(yīng)溫度過(guò)低時(shí)，氨的逃逸增加，也會(huì)使NOx還原率降低。SNCR工藝技術(shù)的關(guān)鍵就在于，還原劑噴入系統(tǒng)必須盡可能地將還原劑噴入到爐內(nèi)Z有效溫度窗區(qū)域內(nèi)，即盡可能的保證所噴入的還原劑在合適的溫度下與煙氣進(jìn)行良好的混合，這樣一方面可以提高還原劑利用率，另外一方面可以控制獲得較小的氨逃逸。
SNCR工藝噴氨示意圖
與SCR技術(shù)相比，SNCR技術(shù)沒(méi)有SCR技術(shù)所用的昂貴的脫硝催化劑，其技術(shù)優(yōu)勢(shì)就在于投資與運(yùn)行成本少，SO2/SO3轉(zhuǎn)化率小。SNCR的缺點(diǎn)是脫硝效率相對(duì)較低，通常大型鍋爐的SNCR脫硝效率在40%以下。
使用安全的尿素還原劑，不產(chǎn)生液體或固體的廢料；設(shè)備采用模塊化結(jié)構(gòu)，安裝簡(jiǎn)便，建設(shè)周期短； 所占空間極小，鍋爐SNCR噴射區(qū)可以全部布置在鍋爐平臺(tái)上； 噴射是多層次的，并且隨負(fù)載及操作指令自動(dòng)控制； 對(duì)煤種變化不敏感；
適用: 煤、石油、天然氣、水泥窯、垃圾爐等； NOx脫除效率25~50%，某些爐型可以更高；投資少，運(yùn)行成本低； 適用于脫硝效率要求不高的機(jī)組，特別適用于機(jī)組脫硝改造工程； 在機(jī)組排放要求較高時(shí)，具有與LNB+OFA和SCR技術(shù)結(jié)合的手段。
以廣州某紡織印染有限公司75T／h燃煤鍋爐SNCR脫硝改造
2.2.3.1 工藝選定
對(duì)于NOx的減排控制，可以根據(jù)Nox的產(chǎn)生過(guò)程，采用鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整和燃燒后尾部煙氣處理(SNCR)相結(jié)合的方式對(duì)煙氣中的含氮?dú)怏w進(jìn)行凈化處理。
2.2.3.2工藝性能參數(shù)描述
（1）影響脫硝效果的主要因素在SNCR技術(shù)設(shè)計(jì)和應(yīng)用中，影響脫硝效果的主要因素包括：尿索和NO。反應(yīng)的停留時(shí)間、反應(yīng)區(qū)內(nèi)的溫度、基線NO。濃度、噴射區(qū)域CO濃度、還原劑的分布均勻性、氨逃逸等。
（2）保證脫硝效果的措施采用新型還原劑注入器，使用壓縮空氣作為霧化介質(zhì)，液滴尺寸合理、分布均勻，與煙氣中的NO?；旌狭己茫唤Y(jié)合鍋爐的燃燒溫度分布及噴射區(qū)的CO濃度，對(duì)燃燒裝置內(nèi)煙氣流動(dòng)和溫度場(chǎng)進(jìn)行電腦模擬，選取適于反應(yīng)的溫度區(qū)域，在這些溫度區(qū)域選取適量的點(diǎn)安裝噴射器以保證在適當(dāng)?shù)臏囟忍巼娙诉€原劑；通過(guò)精確的計(jì)算，嚴(yán)格控制噴入爐膛的還原劑量，減少剮反應(yīng)．降低氨逃逸的目的。
（1）還原劑制備儲(chǔ)存系統(tǒng)還原劑：脫硝系統(tǒng)采用固體尿素顆?，F(xiàn)場(chǎng)配制成的40％(wt)尿素水溶液作為還原劑，經(jīng)稀釋后的尿素溶液噴入鍋爐煙氣中進(jìn)行脫硝反應(yīng)。尿素(NH2)2CO噴人爐內(nèi)后，與NO的反應(yīng)機(jī)理如下：
(NH2)2CO---*NH3+HNCO NH3+OH--*NH2+H20
NH2+NO--*N2+H20 HNCO+H—-NH2+CO CO+02-+C02
總的反應(yīng)式為：
(NH2)2CO+2NO+02=N2+C02+2H20
尿素溶解水及稀釋水：噴人爐膛的尿素是溶液狀的，作為溶劑的水應(yīng)是具有軟化水質(zhì)量的純水。
尿素溶解熱源：尿素在水溶液中的溶解過(guò)程屬于吸熱過(guò)程，在溶解過(guò)程中需要吸收大垃的熱量。
尿素站：尿素存儲(chǔ)系統(tǒng)、尿素溶液配制系統(tǒng)和尿素溶液儲(chǔ)存系統(tǒng)集中布置，共同組成尿素供應(yīng)站(簡(jiǎn)稱為尿素站)。
它的主要設(shè)備包括：臺(tái)斗式提升機(jī)、尿素溶解罐、尿素溶液儲(chǔ)罐、尿素溶液輸送泵、立式高壓離心輸送泵。在尿素站內(nèi)完成40％尿素溶液的配制、40％尿素溶液的儲(chǔ)存。
（2）尿素溶液循環(huán)系統(tǒng)尿素溶液循環(huán)系統(tǒng)是指尿素溶液儲(chǔ)罐內(nèi)儲(chǔ)存的尿素溶液經(jīng)立式高壓離心輸送泵輸送至SNCR脫硝系統(tǒng)，回流液自動(dòng)返回尿素溶液儲(chǔ)罐的系統(tǒng)。
（3）稀釋／計(jì)量模塊稀釋計(jì)量模塊為SNCB系統(tǒng)提供定量的還原劑和調(diào)節(jié)壓力。模塊包括多級(jí)離心泵，用于計(jì)量的調(diào)節(jié)閥和電磁流量計(jì)，用于控制壓力的控制閥和壓力傳送器等。模塊采用PLC進(jìn)行控制，控制信息上傳到脫硝上位機(jī)。
（4）分配模塊分配模塊由一個(gè)自由基座、空氣壓力調(diào)節(jié)器、還原劑流量表、手動(dòng)噴射區(qū)隔斷閥及儀表組成，用來(lái)控制每個(gè)噴槍的霧化／冷卻空氣、混合的化學(xué)劑和冷卻水的流量?？諝?、混合的化學(xué)劑可以在此模塊上進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得混合液達(dá)到Z適宜的霧化效果，取得Z佳的NO。還原效果。
（5）爐前噴射系統(tǒng)爐前噴射系統(tǒng)由兩層噴射層(共7個(gè)噴射器)組成。噴射層均布置在爐膛燃燒區(qū)上部和爐膛出口處，以適應(yīng)鍋爐負(fù)荷變化引起的爐膛煙氣溫度變化，使尿素溶液在Z佳反應(yīng)溫度窗口噴入爐膛。每個(gè)噴射器插入爐膛的地方均設(shè)套管固定，當(dāng)噴射器不投運(yùn)時(shí)，可以方便的將噴射器從爐膛退出避免高溫受熱。
（6）電氣控制系統(tǒng)脫硝電氣控制系統(tǒng)采用獨(dú)立的控制系統(tǒng)，由脫硝上位機(jī)、數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)、控制器及現(xiàn)場(chǎng)儀表所組成；系統(tǒng)又分為公用配置控制系統(tǒng)和脫硝工藝控制系統(tǒng)。公用配置控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)脫硝尿素溶液高流量循環(huán)組件、尿素溶液配料、輸送過(guò)程的自動(dòng)控制。
該紡織印染有限公司SNCR脫硝改造項(xiàng)目是屬于廣東省首批采用選擇性非催化還原技術(shù)對(duì)中小型工業(yè)鍋爐進(jìn)行脫硝降氮的項(xiàng)目。項(xiàng)目已完成168小時(shí)試運(yùn)行，并通過(guò)當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門竣工驗(yàn)收。竣工驗(yàn)收監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明通過(guò)采用SNCR脫硝改造，能夠?qū)Ox的排放濃度控制在]50mg／m3以下(環(huán)境溫度：31．5℃。100．50kPa)。
雖然SNCR方法從原理講上比較簡(jiǎn)單，但在實(shí)際的應(yīng)用中有許多因素影響到NOx的還原率。主要的因素有四個(gè)：
噴人點(diǎn)必須保證使還原劑進(jìn)人爐膛內(nèi)適宜反應(yīng)的溫度區(qū)間(900 --1 100"C)。溫度高，還原劑被氧化成Nox，煙氣中的NOx含量不減少反而增加；溫度低，反應(yīng)不充分。造成還原劑流失，對(duì)下游設(shè)備產(chǎn)生不利的影響甚至造成新的污染。圖為美國(guó)環(huán)保署Daniel C Mussatti等人做的NOx還原率與反應(yīng)溫度和停留時(shí)間的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
因?yàn)槿魏畏磻?yīng)都需要時(shí)間，所以還原劑必須和NOx在合適的溫度區(qū)域內(nèi)有足夠的停留時(shí)間，這樣才能保證煙氣中的NOx還原率。從圖2可以看出：停留時(shí)間從lOOms增加到500ms，NOxZ大還原率從70％上升到了93％左右。
NH3／NOx摩爾比對(duì)N0x還原率的影響也很大。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程，NH3／NOx摩爾比應(yīng)該為1，但實(shí)際上都要比1大才能達(dá)到較理想的NOx還原率，已有的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)顯示，NHa／NO，摩爾比一般控制在1．0～2．0之間，Z大不要超過(guò)2．5。NH3／NOx摩爾比過(guò)大，雖然有利于NOx還原率增大，但氨逃逸加大又會(huì)造成新的問(wèn)題，同時(shí)還增加了運(yùn)行費(fèi)用。
圖為NOx還原率與NH3／NOx；摩爾比的關(guān)系圖，從中可以看出，當(dāng)NH3／NOx摩爾比小于2，隨NH3／NOx摩爾比增加NOx還原率顯著增加，但NH3／NOx摩爾比大于2后，增加就很少。
圖為NOx還原率與氨逃逸率的關(guān)系圖，可以看出，NH3／NOx摩爾比增加,NH3x還原率增加，但氨逃逸率也增加了。
兩者的充分混合是保證充分反應(yīng)的又一個(gè)技術(shù)關(guān)鍵，是保證在適當(dāng)?shù)?，NH3／NO摩爾比下得到較高的Nq還原率的基本條件之一。
只有在以上四方面的要求都滿足的條件下，NOx脫除才會(huì)有令人滿意的效果。大型電站鍋爐由于爐膛尺寸大、鍋爐負(fù)荷變化范圍大，從而增加了對(duì)這四個(gè)因素控制的難度。國(guó)外的實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明，應(yīng)用于大型電站鍋爐的SNCR的NO。還原率只有25％～40％。
圖為美國(guó)環(huán)保署Daniel C．Mussatti等人所做的NOx還原率與鍋爐容量之間關(guān)系的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。從中可以看出，隨著鍋爐容量的增大，SNCR的NOx還原率呈下降的趨勢(shì)。以上四個(gè)方面的因素都涉及到了SNCR還原劑的噴射系統(tǒng)，所以在SNCR中還原劑的噴射系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。
SNCR工藝以爐膛為反應(yīng)器，可通過(guò)對(duì)鍋爐的改造實(shí)現(xiàn)，建設(shè)周期短，投資成本和運(yùn)行成本與其它煙氣脫硝技術(shù)相比都是比較低的，適合于對(duì)中小型鍋爐的改造。對(duì)于電站鍋爐，投資成本依據(jù)NOx排放濃度的不同在$5～15／kW之間，假如考慮到電廠輔機(jī)系統(tǒng)的改造，Z大的投資成本要達(dá)到$ 20／kW。對(duì)相同型式的鍋爐，平均投資成本隨著鍋爐尺寸的增加而減少。由于具體情況不同N0x的脫除成本大概在$400～2 000／t之間。對(duì)于電站鍋爐來(lái)說(shuō)，影響脫除成本的因素有：煙氣中的NOx的含量、要求的脫除率、鍋爐尺寸、容量因子、熱效率、改造的難易程度和工程設(shè)備的使用壽命。用均化成本表示的SNCR的成本大概在0．5～3．5mill／kW·h(美厘／千瓦時(shí))之間。表1為國(guó)外電廠已運(yùn)行SNCR脫硝技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。
為了Z大的減少對(duì)鍋爐正常運(yùn)行的影響，SNCR系統(tǒng)的準(zhǔn)備安裝可在6～8周內(nèi)完成，然后利用計(jì)劃內(nèi)3天停爐時(shí)間徹底完成。
SNCR是一項(xiàng)成熟的技術(shù)。1974年在日本首次投入商業(yè)應(yīng)用，到目前為止，全世界大約有300套SNCR裝置應(yīng)用于電站鍋爐、工業(yè)鍋爐、市政垃圾焚燒爐和其它燃燒裝置。在美國(guó)，SNCR的首次商業(yè)應(yīng)用是1988年南加州的一家石油精煉廠的鍋爐。到今天，SNCR的商業(yè)應(yīng)用以及全尺度的示范工程已經(jīng)運(yùn)用于燃用各種燃料的所有類型的鍋爐中，其中有30個(gè)電站鍋爐應(yīng)用了SNCR技術(shù)，容量總共約為7100MW，其中有5個(gè)機(jī)組的容量超過(guò)了600MW，Z大容量達(dá)到了640MW。在德國(guó)，sNcR主要應(yīng)用予的市政廢物焚燒爐上。此外20多個(gè)燃燒重油的快裝鍋爐也使用了SNCR。在瑞典，Linkoping P1地區(qū)的供熱站的燃煤鍋爐使用SNCR，煙氣中的NOx含量為300 --350×10-6時(shí)可降低65％的排放。在捷克，1992年以來(lái)，為了滿足新的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的要求，5個(gè)燃煤鍋爐安裝了SNCR系統(tǒng)。在韓國(guó)，1999年9月韓國(guó)電力公司的250MW的B＆W對(duì)沖燃燒燃煤鍋爐上安裝了SNCR，在煙氣中的NO。含量為400X10-6時(shí)，還原率為40％，氨逃逸率為15×10-6。在中國(guó)臺(tái)灣，中鋼公司動(dòng)力工廠的一個(gè)55MW的美國(guó)CE公司燃煤鍋爐安裝了SNCR，在煙氣中NOx含量為300×10-6時(shí)可得到43％的還原率，同時(shí)氨的逃逸小于10×10-6。
①SNCR工藝中氨的利用率不高，為了還原NO；必然使用過(guò)量的氨，容易形成過(guò)量的氨逃逸。氨的逃逸造成環(huán)境的污染并形成氨鹽可能堵塞和腐蝕下游設(shè)備。
②形成溫室氣體N2O,研究表明用尿素作還原劑要比用氨作還原劑產(chǎn)生更多的N2O。
③如果運(yùn)行控制不適當(dāng)，用尿素作還原劑時(shí)可能造成較多的CO排放。這是因?yàn)榈蜏啬蛩厝芤簢娙藸t膛內(nèi)的高溫氣流引起淬冷效應(yīng)，造成燃燒中斷，導(dǎo)致CO排放的增加。
④在鍋爐過(guò)熱器前大于800℃的爐膛位置噴人低溫尿素溶液，必然會(huì)影響熾熱煤炭的繼續(xù)燃燒，引發(fā)飛灰、未燃燒碳提高的問(wèn)題。
由于電站鍋爐爐膛尺寸大及負(fù)荷變化，造成單獨(dú)使用SNCR的NOx脫除效率低(<50％)，而氨的逃逸卻較高(>10×10_6)，所以目前國(guó)外大型電站鍋爐單獨(dú)使用SNCR的不多，絕大部分是SNCR技術(shù)和其他脫硝技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用。
氨逃逸率的要求限制了SNCR的脫硝效率，但在SNCR／SCR系統(tǒng)里，SNCR所產(chǎn)生的氨可以作為下游SCR的還原劑，由SCR進(jìn)一步脫除NO，，同時(shí)減少了SCR的催化劑使用量，降低了成本。在美國(guó)南加州使用該系統(tǒng)的燃煤鍋爐的NOx；脫除率可達(dá)到70～92％，在新澤西州液態(tài)排渣燃煤鍋爐可達(dá)到90％，氨逃逸在2×10-6以下。
SCR和SNCR相同，都是在一定溫度下，加入煙氣中的氨或尿素溶液等與NOx 發(fā)生還原反應(yīng)，生成無(wú)害的氮?dú)夂退煌幨乔罢哂写呋瘎┑膮⑴c，而催化劑的參與降低了反應(yīng)溫度窗(由不加催化劑時(shí)的800～1 100℃降至300～400℃ 或更低)，并提高了反應(yīng)效率。
傳統(tǒng)SNCR/SCR混合法工藝具有兩個(gè)反應(yīng)區(qū)，通過(guò)布置在鍋爐爐墻上的噴射系統(tǒng)，首先將還原劑噴人第一個(gè)反應(yīng)區(qū)——鍋爐爐膛，在高溫下尿素溶液與煙氣中NO 發(fā)生非催化還原反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)初步脫氮；并且在鍋爐高溫下產(chǎn)生的逃逸氨與鍋爐煙氣混合，進(jìn)入第二個(gè)反應(yīng)區(qū)——SCR反應(yīng)器，在催化劑的作用下，氨氣和NOx進(jìn)行化學(xué)還原反應(yīng)，生成無(wú)害的氮?dú)夂退?/p>
SNCR/SCR混合脫硝技術(shù)則是在傳統(tǒng)的混合法工藝基礎(chǔ)上，采用特殊的尿素噴射布置設(shè)計(jì)和流場(chǎng)混合技術(shù)，能更好地控制SNCR段尿素噴射方式，改善SNCR逃逸氨的分布，降低還原劑的消耗量，對(duì)NOx終端排放值的檢測(cè)與控制也更加靈敏，可以有效消除傳統(tǒng)混合法經(jīng)常出現(xiàn)左右兩側(cè)煙氣NOx排放的不平衡的現(xiàn)象，達(dá)到脫硝過(guò)程高效低耗的目的，是一種改進(jìn)型混合脫硝工藝。
通過(guò)尿素補(bǔ)充噴射器補(bǔ)充后端SCR氨需量的不足，因此SNCR的氨逃逸率可以要求較小，從而降低整個(gè)混合工藝的還原劑消耗量。SCR的脫硝效率的設(shè)計(jì)不受氨逃逸量的限制，真正實(shí)現(xiàn)超過(guò)SCR脫硝效率的設(shè)計(jì)極限值，使得SNCR/SCR混合應(yīng)用后的脫硝效率可以達(dá)到更高，可以使用在諸如W型火焰的鍋爐上。 采用特殊的流場(chǎng)混合器/導(dǎo)流板設(shè)計(jì)，使煙氣/氨氣在較短的煙道內(nèi)進(jìn)行混合，設(shè)計(jì)施工容易實(shí)現(xiàn)。對(duì)NOx終端排放值進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)的控制方法更有效。
改進(jìn)型混合工藝可獲得與SCR工藝一樣甚至更高的脫硝率，且工程造價(jià)和運(yùn)行成本更低；有效減少催化劑用量，且催化劑的壽命一般為3～5年，之后就必須進(jìn)行再生或更換，因此混合法可明顯減少催化劑的回收處理量； 不需要設(shè)置靜態(tài)混合器、AIG，無(wú)需加長(zhǎng)煙道，催化劑用量減少也使得反應(yīng)器體積小，因此混合法脫硝對(duì)空間適應(yīng)性強(qiáng)，適用于很多空間受限制的改造項(xiàng)目； 脫硝系統(tǒng)阻力小，系統(tǒng)壓降將大大減小，從而減少了引風(fēng)機(jī)改造的工作量，也降低了運(yùn)行費(fèi)用；由于減少了催化劑使用量，SO2/SO3轉(zhuǎn)化所引起的腐蝕和ABS阻塞問(wèn)題明顯減少；前端SNCR的設(shè)計(jì)無(wú)需考慮氨逃逸，有助于提高SNCR階段的脫硝效率；尿素溶液可以直接噴射進(jìn)入鍋爐，不需要尿素?zé)峤?、尿素水解等?fù)雜的還原劑分解系統(tǒng)，降低工程建造成本，并減少占地，降低安全隱患.
2001年的美國(guó)的一份政府科技報(bào)告稱：B&w公司和其他兩個(gè)研究機(jī)構(gòu)正聯(lián)合開(kāi)發(fā)一種適用于大多數(shù)煤種的超低NOx燃燒器和SNCR的聯(lián)合脫硝技術(shù)，它的運(yùn)行和建設(shè)成本約為SCR的一半，但NO，的排放可達(dá)到SCR的標(biāo)準(zhǔn)。
在燃料富集的條件下再燃燒，可造成還原氣氛還原煙氣中的NOx,在再燃燒的燃盡過(guò)程中，燃燒溫度低于正常的燃燒溫度，可以使相當(dāng)?shù)囊徊糠諲Ox還原成N2。在美國(guó)威斯康星州電力公司的620MW的燃煤鍋爐上應(yīng)用SNCR和再燃燒技術(shù)，達(dá)到了56％的NOx還原率。在PSE&G Mercer Station的兩個(gè)320MW的煤粉鍋爐使用該技術(shù)達(dá)到了60％的NOx還原率。
電子束氨法煙氣脫硫脫硝技術(shù)是我國(guó)核技術(shù)在環(huán)保領(lǐng)域的典型應(yīng)用，是軍轉(zhuǎn)民工作的重要成果。該技術(shù)利用電子加速器產(chǎn)生的電子束輻照含二氧化硫和氮氧化物的煙氣，同時(shí)投加氨脫除劑，實(shí)現(xiàn)對(duì)煙氣中二氧化硫和氮氧化物脫，EA-FGD技術(shù)實(shí)現(xiàn)了硫氮資源的綜合利用和自然生態(tài)循環(huán)，是一項(xiàng)綠色的資源化綜合利用煙氣凈化技術(shù)，代表了煙氣脫硫技術(shù)的發(fā)展方向。EA-FGD技術(shù)可廣泛應(yīng)用于燃煤電站、化工、冶金、建材等行業(yè)。
EA-FGD 技術(shù)是利用~1MeV的電子束對(duì)經(jīng)過(guò)降溫增濕的煙氣進(jìn)行輻射，使煙氣中的O2、N2、H2O 等成分生成多種強(qiáng)氧化性自由基OH、N、H2O、O和H等，氧氣煙氣中的SO2和NH4NO2，主要技術(shù)原理見(jiàn)下圖。
電子束氨法煙氣脫硫脫硝技術(shù)原理圖
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EA-FGD技術(shù)采用煙氣調(diào)質(zhì)、加氨、電子束輻射和副產(chǎn)物收集的工藝流程，裝置主要由煙氣調(diào)質(zhì)塔、電子加速器、副產(chǎn)物收集器、氨站、控制系統(tǒng)和輔助裝置構(gòu)成。煙氣通過(guò)煙氣調(diào)質(zhì)塔調(diào)節(jié)煙氣的溫度和濕度，然后流經(jīng)反應(yīng)器，在反應(yīng)器中，煙氣中SO2和NO2在電子加速器產(chǎn)生的電子束作用下，同NH3反應(yīng)得到去除。副產(chǎn)物收集器收集生成的硫酸氨和硝酸氨微粒，凈化后煙氣經(jīng)由原煙囪排放，脫硫劑氨由氨站提供，整個(gè)裝置在DCS控制系統(tǒng)的管理下工作。
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（1） 高效率脫硫脫硝一體裝置，能同時(shí)脫除煙氣中95%以上的二氧化硫和高達(dá)70%的氮氧化物，無(wú)需另建脫除氮氧化物的裝置，節(jié)省占地；
（2） 不產(chǎn)生廢水、廢渣等二次污染物，避免了其它脫硫技術(shù)處理廢水和固體廢棄物的建設(shè)投資和運(yùn)行費(fèi)用；
（3） 副產(chǎn)物是硫酸銨和硝酸銨，可用作優(yōu)質(zhì)化肥，實(shí)現(xiàn)了氮硫資源的綜合利用和自然生態(tài)循環(huán)；
（4） 是一種較為經(jīng)濟(jì)的煙氣脫硫脫硝方法，更適用于高硫煤機(jī)組脫硫，煤炭含硫量越高運(yùn)行費(fèi)用越低。如果計(jì)算副產(chǎn)物收益及使用高硫煤節(jié)約費(fèi)用，其運(yùn)行費(fèi)用極低甚至可以抵消運(yùn)行費(fèi)用；
（5） 煙氣變化的負(fù)荷跟蹤能力強(qiáng)，能在數(shù)分鐘內(nèi)自動(dòng)調(diào)整裝置系統(tǒng)的工作狀態(tài)，滿足電站調(diào)峰和機(jī)組工況變化范圍寬等情況的需要。
換算為參考氧量（1ppm=2.05mg/m3）
參考氧量下的NOx=[NOx]X{21-O2，參考值}/{21-[O2,測(cè)量值]}
式中[NOx]——測(cè)得的NOx（NO+NO2）濃度，ppm；
[O2,測(cè)量值]——測(cè)得的O2濃度，%
O2，參考值——參考O2濃度，%，一般取6%O2濃度
我國(guó)對(duì)脫硝進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)立法的研究處于探索期。到目前為止，還未形成完整的得到權(quán)威部門認(rèn)可的煙氣脫硝經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)規(guī)則。對(duì)電廠N0；排放造成的經(jīng)濟(jì)損失估算也還沒(méi)有建立一套完整的數(shù)據(jù)收集分析系統(tǒng)。本文主要通過(guò)計(jì)算年費(fèi)用和脫除每噸NO。的費(fèi)用來(lái)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，公式如下：
由此只需知道裝置的投資額、年運(yùn)行費(fèi)用及經(jīng)濟(jì)壽命期內(nèi)的平均貸款利率．就可以對(duì)不同的煙氣脫硝技術(shù)進(jìn)行較準(zhǔn)確的定量化技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。動(dòng)態(tài)投資與靜態(tài)投資相比．考慮了資金的時(shí)間價(jià)值．使計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況更吻合。它主要包括工程建設(shè)費(fèi)和建設(shè)期貸款利息。工程建設(shè)費(fèi)包括設(shè)備購(gòu)置、建筑工程、設(shè)備安裝的工程費(fèi)(包括對(duì)空氣預(yù)熱器的改造)、基本預(yù)備費(fèi)等。
年運(yùn)行費(fèi)用主要包括人工費(fèi)、用電費(fèi)、大修費(fèi)、還原劑消耗(通過(guò)化學(xué)反應(yīng)平衡方程計(jì)算)及催化劑更換費(fèi)用。
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