張家榮

摘 要：選擇性非催化還原（SNCR）脫除NOx技術(shù)是把含有NHx基的還原劑（如氨氣、氨水或者尿素等）噴入爐膛溫度為850～1100℃的區(qū)域，與 NOx發(fā)生還原反應(yīng)生成N2和水。本裝置通過開發(fā)數(shù)學(xué)模型來合理設(shè)置自動調(diào)整氨水濃度及氨水和壓送空氣流量系統(tǒng)、設(shè)計(jì)多層可封堵噴入口的伸縮式雙流體微孔噴槍系統(tǒng)，大幅提高脫硝效率，脫硝效率可達(dá)75%以上。

關(guān)鍵詞：SNCR；催化；還原；氨水

中圖分類號：TQ172.6 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）22-0142-02

Abstract： Selective non-catalytic reduction（SNCR）NOx removal technology involves injecting NHx-based reductants（such as ammonia， ammonia or urea）into the furnace at a temperature of 850～1，100℃， which reacts with NOx to form N2 and water. Through the development of mathematical model， the automatic adjustment of ammonia concentration and ammonia water and pressure air flow system are set up， and the telescopic two-fluid micro-hole lance system is designed， which can block the inlet of spray. The denitrification efficiency is greatly improved， and the denitrification efficiency can reach more than 75%.

Keywords： SNCR； catalytic； reduction； ammonia water

引言

“十二五”期間，國家將加大對氮氧化物的排放控制?！笆濉逼陂g我國氮氧化物排放總量要達(dá)到減排10%的目標(biāo)。這就需要加大對電力、水泥、冶金等行業(yè)產(chǎn)生的氮氧化物進(jìn)行控制。水泥行業(yè)氮氧化物的排放量占全國工業(yè)排放總量的15%左右，已是居火力發(fā)電、汽車尾氣之后的第三大氮氧化物排放大戶。工信部582號文件關(guān)于水泥工業(yè)節(jié)能減排的指導(dǎo)意見，提出了具體的量化目標(biāo)：到“十二五”末，氮氧化物在2009年的基礎(chǔ)上降低25%。同時指出，新建或改擴(kuò)建水泥（孰料）生產(chǎn)線項(xiàng)目必須配置脫硝裝置。且脫硝效率不低于60%。因此，探討水泥行業(yè)最佳可行的脫硝技術(shù)顯得尤為迫切。

毫無疑問，“十二五”期間水泥行業(yè)將成為我國氮氧化物控制重點(diǎn)領(lǐng)域。隨后國家環(huán)境保護(hù)部先后發(fā)布了《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-2011）、《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB4915-2013）及《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（征求意見稿），其中《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》自2014年3月1日起實(shí)施，并規(guī)定水泥工業(yè)中大氣污染物氮氧化物的排放濃度限值為400mg/Nm3，重點(diǎn)地區(qū)企業(yè)水泥工業(yè)大氣污染物氮氧化物的排放濃度限值為300mg/Nm3，水泥工業(yè)大氣污染物的治理工作已經(jīng)迫在眉睫。

1 工作原理

還原NOx的主要方程式為：

4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O

2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O

SO2+1/2O2→SO3

這個反應(yīng)只在很狹窄的溫度范圍內(nèi)（850-1100℃）進(jìn)

行，此時的反應(yīng)就是選擇性非催化還原反應(yīng)（SNCR）的溫度范圍。

2 系統(tǒng)組成

SNCR脫硝裝置主要包括還原劑接收及儲存單元、還原劑噴射單元、PLC控制單元等。

2.1 還原劑接收及儲存單元

氨水接收系統(tǒng)的功能是將氨水從運(yùn)輸罐車接收并輸送到儲存系統(tǒng)中存儲，本套系統(tǒng)為接收系統(tǒng)配置一臺氨水接收泵，并配一套手動控制閥組，現(xiàn)場接收泵啟動控制柜。

氨水儲藏區(qū)內(nèi)主要安置設(shè)備為氨水儲藏罐。氨水儲罐的液位通過液位計(jì)與控制系統(tǒng)相聯(lián)，另外儲罐配備就地液位計(jì)便于觀察。氨水儲罐上方設(shè)置防雨棚，四周開放，保證氨區(qū)安全；四周設(shè)計(jì)90cm高的圍擋以及排水溝以防止氨區(qū)廢液擴(kuò)散。一般情況下，氨罐存儲量要保證系統(tǒng)滿負(fù)荷脫硝運(yùn)行5天的量。

2.2 還原劑稀釋計(jì)量單元

當(dāng)分解爐里的NOx濃度發(fā)生變化時，噴射在爐膛里的還原劑（氨水）量也會發(fā)生變化，這就直接影響到噴射器里的流量也會發(fā)生突變。一旦噴射單元里的流量發(fā)生較大變化，就會導(dǎo)致爐膛里的霧化效果，進(jìn)而導(dǎo)致氮氧化物的去除效率，同時也會影響到氨的逃逸率。

2.3 還原劑噴射單元

首先，按一定濃度比例進(jìn)行還原劑（氨水）配制，然后將配置好的液體輸送到各層噴射區(qū)，各噴射區(qū)通過氣體壓力控制系統(tǒng)對噴射液體進(jìn)行控制，采用可伸縮噴槍進(jìn)行距離調(diào)節(jié)驅(qū)動推進(jìn)。系統(tǒng)所需的霧化介質(zhì)采用壓縮空氣。

每只噴射器都含有氣動的噴槍移動裝置，實(shí)現(xiàn)自動推進(jìn)和退出噴射器動作。推進(jìn)器的位置信號接到SNCR控制系統(tǒng)上，與開/停壓縮空氣和開/停氨水泵動作聯(lián)動，實(shí)現(xiàn)整個SNCR系統(tǒng)的噴槍自動運(yùn)行。噴槍配置就地控制柜，可以直接就地操作控制噴槍進(jìn)行檢修和維護(hù)，同時實(shí)現(xiàn)SNCR自控系統(tǒng)的遠(yuǎn)方程控操作，并顯示設(shè)備實(shí)際工作狀態(tài)信號。一個就地控制柜可以控制多個噴射器，每個噴射點(diǎn)的噴槍可單獨(dú)進(jìn)退。

噴槍是噴霧系統(tǒng)的核心也是整個SNCR系統(tǒng)的重要組成部件。在分解爐的鵝頸管上升段布置4支噴槍，在分解爐中部布置6支噴槍，噴槍沿分解爐圓周方向均勻分布，整個噴霧系統(tǒng)擁有自反饋和自動調(diào)節(jié)功能，通過監(jiān)測煙囪出口的氮氧化物的排放量，利用反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)來控制噴射氨水的量，在保證脫硝效率的情況下進(jìn)行有效控制。

2.4 PLC控制系統(tǒng)

SNCR脫銷單元采用全新的PLC控制系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)爐膛內(nèi)部所需還原劑量的自動調(diào)控，整個單元能跟隨負(fù)荷改變而發(fā)生改變，使脫銷單元長期，穩(wěn)定運(yùn)行。整個控制系統(tǒng)包括接地控制柜、PLC控制柜、數(shù)據(jù)線。接地控制柜包括了水泵的啟停、切換。PLC控制柜對脫銷單元進(jìn)行必要的調(diào)控，包括對遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的輸入、整理和輸出。PLC根據(jù)出口處氮氧化物的濃度的監(jiān)測濃度在自動模式下系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際測定值與設(shè)定值來調(diào)節(jié)還原劑的用量來保證出口處氮氧化物的含量。系統(tǒng)也可以無擾切換為手動模式來現(xiàn)場就地手動調(diào)節(jié)還原劑的噴射量。

2.5 事故處理系統(tǒng)

氨水儲存區(qū)域設(shè)置清水罐、氨氣檢測儀、噴淋水泵及噴淋系統(tǒng)，用于氨（氨氣）泄漏時的事故噴淋；設(shè)置一套氨氣泄漏在線監(jiān)測儀，當(dāng)氨水儲罐內(nèi)氨氣出現(xiàn)泄漏可能發(fā)生危險時，檢測儀發(fā)出報(bào)警，并啟動事故噴淋泵，噴射清水吸收氨氣；設(shè)置廢液地坑，當(dāng)需要將氨水儲罐排空時將氨水排入廢液地坑，待儲罐檢修完成后再由廢液泵將廢液地坑內(nèi)氨水輸送回氨水儲罐。

3 主要性能指標(biāo)

（1）最小脫硝效率>75%

（2）NOx排放濃度（mg/Nm3）<240

（3）氨逃逸率（ppm）7-8

（4）SNCR系統(tǒng)運(yùn)行時，氨逃逸濃度滿足《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB14554-93）要求（實(shí)際排放濃度約相當(dāng)于國家標(biāo)準(zhǔn)的1%）。

（5）設(shè)計(jì)設(shè)備運(yùn)行噪音小于85dB（A），保證噪聲不會對周邊環(huán)境構(gòu)成危害。

4 結(jié)束語

本脫硝裝置采用多種新型技術(shù)相結(jié)合的方法，脫硝裝置集合了傳統(tǒng)脫硝裝置的優(yōu)點(diǎn)，克服脫硝效率低、氨逃逸率高的缺點(diǎn)。由于采用可伸縮式雙流體微孔噴槍，具有霧化強(qiáng)度大、氨逃逸率低、使用壽命長等特點(diǎn)，使脫硝裝置增加了使用的適應(yīng)性，提高了脫硝效率。本產(chǎn)品脫硝后的氣體含NOx濃度完全能達(dá)到國家新的環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)要求，脫硝效率高達(dá)75%。

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