另外一個問題就是氨氮摩爾比的問題。氨氮摩爾比是獲得高的脫硝效率、低的漏氨和穩定的性能的重要因素。首先,SNCR還原反應的氨氮摩爾比不象SCR一樣固定為1:1,隨著反應條件的變化,這個比例是一個變化的值。然后,在SNCR的噴氨區,NOx的分布的均勻性很差,而且沒有使NOx分布變得均勻的混合手段,因此要獲得接近最佳氨氮摩爾比幾乎是不可能的。NOx測量的環境以及NOx測量儀的成本,使得動態準確獲得NOx的分布數據比獲得煙氣溫度有關數據的困難大得多。
SNCR的脫硝效率,隨著鍋爐的性能設計和受熱面布置的不同,所能達到的極限也不同。如果在鍋爐設計的時候,在性能設計和受熱面設計時為SNCR而改變,那么SNCR會容易一些。但是這樣大多是得不償失的。所以在具體項目上SNCR的可行性論證,要等鍋爐設計基本方案出來以后,才能說脫硝效率能夠有望達到多高的水平。
05丨如何讓SNCR脫硝效率最大化?
首先,假設煙氣溫度和NOx測量技術的發展以及成本的降低,使準確、及時、可靠、地動態測量可能的反應區域內的盡可能多的溫度以及進出口NOx數值成為可能。然后,按照煙氣流動方向和煙道截面方向的布置足夠多的噴氨區域,按照測量的數據對噴氨量進行精確調控。
最理想的情況是:在布置鍋爐受熱面的時候,在同一級過熱器或者再熱器受熱面在適當的地方從中間拉開,為自由布置噴氨區域提供方便,甚至將對反應溫度區有意多留長一點的凈空。理論上,比如一個600MW的鍋爐,可以在煙道斷面上劃分21個的區,沿煙氣流動方向布置3個區,這樣總共63個區,需要63個高性能的流量測量計和調節閥,63個溫度測量點,42個NOx測量儀。按照這樣的設計,脫硝效率一般達到70%應該不成問題吧。
06丨總結
綜上,SNCR確實存在一些問題:1、溫度窗口窄;2、還原劑混合效果差;3、氨逃逸高。綜合導致了SNCR效率低、爐型適應性差的缺點。但是,由于SNCR具有系統簡單,改造方便,投資少等特點,在流化床、中小型電廠改造項目、垃圾焚燒爐上還是具有一定優勢。此外,在綜合性價比合適的前提下,如鍋爐設計能兼顧SNCR技術特點,那么SNCR脫硝效率和穩定性還會提升。
案例一:某電廠125MW機組選擇性非催化還原脫硝
1裝置簡述
本工程SNCR脫硝系統選用的脫硝劑是尿素。固體尿素經加水溶解為尿素溶液,再用輸送泵送至爐前噴槍。
1.1尿素溶液輸送系統
尿素溶液儲罐里的尿素溶液由供液泵輸送,供液泵出口處設有稀釋水路,根據運行要求將尿素溶液稀釋,稀釋后的尿素溶液再經不銹鋼伴熱管送至爐前噴射器(以下簡稱噴槍),通過不銹鋼軟管與噴槍連接。
1.2噴射器布置
鍋爐共布置42只噴槍,分3層布置在爐膛燃燒區域上部和爐膛出口處。前墻和側墻噴槍分別布置在28.5m、26m、23.5m標高處,后墻噴槍布置在27.3m、25.4m和23.5m標高處。鍋爐高負荷運行時,投運上兩層噴槍,低負荷運行時,投運下兩層噴槍。在SNCR脫硝系統投運時,一般投運一層或兩層噴槍即可,其余停運噴槍由控制系統控制退出爐膛,以避免噴槍受熱損壞。
1.3爐前噴射設備
噴槍(含噴嘴)采用不銹鋼制造,包括噴槍本體、噴嘴座、霧化頭、噴嘴罩4部分。噴槍本體上的尿素溶液進口和霧化蒸汽進口為螺紋連接,通過兩根金屬軟管分別與尿素溶液管路、蒸汽管路連接。軟管后面的尿素溶液管路、蒸汽管路上就近各布置一個球閥。
每只噴槍都配有電動推進器,實現自動推進和推出噴槍的動作。推進器的位置信號接到SNCR脫硝控制系統上,與開(停)霧化蒸汽和開(停)尿素溶液的閥門動作聯動,實現整個SNCR脫硝系統噴槍自動運行。
2試驗方法介紹
本次試驗測量的樣品包括NOx、O2及NH3。
2.1NOx和O2的測量
NOx的測量儀器為西門子公司ULTRAMAT23型紅外NOx分析儀,O2的測量儀器為M&CPMA10型O2分析儀。在每個反應器的測孔上用網格法測量,每孔測3點。
2.2氨泄漏率的測量
氨泄漏率的測量按照EPAmethodCTM027標準,采樣系統如圖1所示。A反應器和B反應器各測量3點。樣品分析儀器為Orion951201型氨電極,使用NH3標準溶液分區間標定。當NH3質量濃度在0.1~1mg/m3時,用0.1mg/m3和1mg/m3的NH3標準溶液進行標定;當NH3質量濃度在1~10mg/m3時,使用1mg/m3和10mg/m3的NH3標準溶液進行標定。用標定好的氨電極對樣品進行測量。