以尿素为还原剂的SNCR 脱硝技术在电厂的应用
摘要:本文介绍了以尿素作为还原剂的 SNCR 脱硝技术特点以及脱硝设备。提出老厂SNCR脱硝改造需注意的问题，为改造方案提供有利的借鉴。
关键词:环保,电厂,脱硝,SNCR,尿素
利港电厂三期 2 台 600MW 燃煤发电机组于2006年12月同时投产。该机组锅炉采用 Alstom 技术设计，由上海锅炉厂生产。锅炉采用炉膛分级燃烧以及燃尽风的低 NOx 切圆燃烧技术，此外还配备了以尿素作为还原剂的 SNCR 脱硝装置。由于锅炉本身设有低 NO燃烧器，NO的排放浓度已低于现行环保排放标准，所以利港电厂要求 SNCR 的脱硝效率仅在 25% 以上。实际证明，低NOx 燃烧器与SNCR技术相结合产生了良好的脱硝效果。为便于现场设备的安装，制造商采用模块化的供货方式。每个模块在脱硝流程中都具备一定的功能。具体如下：
1 循环模块
循环模块的作用将储存罐中 50% 浓度的尿素溶液输送至锅炉上部平台的分配模块并在尿素溶液储罐和计量模块之间循环，以保证反应剂的持续供应并保持尿素溶液维持一定的温度。
2 墙式喷射器与多喷嘴喷射器
由于尿素溶液存在一定的腐蚀性，尿素溶液喷入炉膛的喷射器全部用 3.6L 不锈钢制造。墙式喷射器分布在锅炉前墙、燃烧器的上方，其外形类似于锅炉短式吹灰器，多个喷射器成为组。可以想象，仅凭前墙墙式喷射器无法使还原剂在炉膛内均匀混合。这样就不能得到高的脱硝效率。所以必须增加多喷嘴喷射器。多喷嘴喷射器分布在锅炉两侧墙，其外形类似于锅炉伸缩式吹灰器。为保证还原剂在整个锅炉宽度方向对 NOx 进行有效拦截，多喷嘴喷射器设若干对喷嘴，喷嘴数量视炉膛内管屏间距而定。通过雾化空气，形成雾化颗粒状的尿素被送入锅炉烟气中。由于多喷嘴喷射器在炉膛中的工作温度较高，所以在喷射器内部通有除盐水作为多喷嘴喷射器冷却水。多喷嘴枪喷射器配带减速箱的电动伸缩机构，当喷射器不使用、喷射器套管冷却水流量不足、冷却水温度高或雾化空气流量不足时，多喷嘴枪喷射器会自动从锅炉中退出。
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3 计量站模块
喷射区计量模块是脱硝控制的核心装置，用于精确计量和独立控制到锅炉或焚化炉内每个喷射区的尿素溶液浓度。该模块采用独立的化学剂流量控制，通过区域压力控制阀与就地 PLC 控制器的结合并响应来自于机组燃烧控制系统、NOx 和氧监视器的控制信号，自动调节反应剂流量，对 NOx 浓度、锅炉负荷、燃料或燃烧方式的变化做出响应，打开或关闭喷射区或控制其质量流量。
4 分配模块
分配模块用来控制到每个喷枪的雾化/冷却空气、混合的化学剂和冷却水的流量。空气、混合的化学剂可以在该模块上调节，达到适当的空气/液体质量比率，取得最佳的 NOx 还原效果。
选择 SNCR 工艺需注意的问题
（1）目前国内没有现成的 50% 尿素溶液采购，所以电厂需从化肥厂买来袋装尿素自行配制成尿素溶液。由于尿素的溶解过程是吸热反应，其溶解热高达 -57.8cal/g（负号代表吸热）。也就是说，当1克尿素溶解于 1 克水中，仅尿素溶解，水温就会下降57.8℃。而 50% 的尿素溶液的结晶温度是 16.7℃。所以，在尿素溶液配制过程中需配置功率强大的热源，以防尿素溶解后的再结晶。在北方寒冷地区的气象条件下，该问题将会暴露的更明显。
（2）在整个脱硝工艺中，尿素溶液总是处于被加热状态。若尿素的溶解水和稀释水（一般为工业水）的硬度过高，在加热过程中水中的钙、镁离子析出会造成脱硝系统的管路结垢、堵塞。因此，必须在尿素中添加阻垢剂或采用除盐水作为脱硝工艺水。
（3）由于多喷嘴喷射器工作在炉膛内部高温区，为防止喷射器冷却水管路内部结垢。需采用除盐水作为多喷嘴喷射器冷却水。一般来说，除盐水来自凝汽器。凝水泵送并经减压后进入多喷嘴喷射器，与多喷嘴喷射器换热、减压后再返回凝汽器。单个多喷嘴喷射器所需冷却水在 10-15 吨之间。所以，在老机组改造中必须考虑是否有除盐水的富裕量。
（4）在SNCR脱硝工艺中，厂用气的耗量也是较大的。喷射雾化需要厂用气，设备的冷却需要厂用气，管路吹扫也需要厂用气。有资料表明，2×600MW 机组脱硝平均需消耗 50Nm3/min。在老机组改造中也需要考虑厂用气的富裕量。
（5）电厂对粉煤灰有较好的综合利用能力或燃煤的硫份较高时，则 SNCR 工艺的氨逃逸率不宜超过10ppm。
总结和建议
SNCR 脱硝技术占地面积小、对锅炉改造的工作量少、施工安装周期短、节省投资，较适合于老厂改造。
尿素颗粒或尿素溶液在运输和储存的安全性远远高于液氨，以尿素作为还原剂的 SNCR 技术对于场地受限的电厂的脱硝改造将有一定优势。
由于SNCR 脱硝效率较低，SNCR 可以协同低NOx 燃烧器改造或简易 SNCR 等其他脱硝方式，在优化投资成本的前提下以期获得满意的脱硝效率。
建议在脱硝改造前的项目可行性研究中，应对电厂的工业水源、电源、汽源、气源、除盐水量及其输送能力的备用情况进行详细的调查，从而找到适合本厂的最优 SNCR 脱硝方案。
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