彭亦澎

摘? 要：隨著可持續(xù)發(fā)展的觀念深入人心，越來越多的科學(xué)家們選擇使用工業(yè)垃圾、生活垃圾為原料進(jìn)行再利用生產(chǎn)，發(fā)電廠的選擇性非催化還原法（SNCR）技術(shù)可以有效改善焚燒垃圾后產(chǎn)生的氨氣等含有氮元素的有害氣體產(chǎn)生，對(duì)于綠色發(fā)展的生產(chǎn)理念可以起到推動(dòng)作用，文章通過實(shí)際案例解析了SNCR脫硝技術(shù)的應(yīng)用原理，并結(jié)合理論分析總結(jié)得出了一系列SNCR脫硝技術(shù)的應(yīng)用誤區(qū)，對(duì)于相關(guān)領(lǐng)域科研工作者和同行業(yè)工作人員具有十分重要的參考意義。

關(guān)鍵詞：垃圾焚燒發(fā)電廠;SNCR脫硝技術(shù);自動(dòng)控制

中圖分類號(hào)：X701? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2019）08-0164-02

Abstract： With the concept of sustainable development deeply rooted in the hearts of the people， more and more scientists choose to use industrial waste and domestic waste as raw materials for reuse and production. The selective non-catalytic reduction （SNCR） technology of power plant can effectively improve the production of harmful gases containing nitrogen， such as ammonia， which can be produced after incineration of waste， and can play an important role in promoting the production concept of green development. In this paper， the application principle of SNCR denitrification technology is analyzed through practical cases， and a series of misunderstandings in the application of SNCR denitrification technology are summarized in combination with theoretical analysis. It has very important reference significance for researchers in relevant fields and staff in the same industry.

Keywords： waste incineration power plant; SNCR denitrification technology; automatic control

1 概述

地區(qū)大氣環(huán)境的煤煙型污染嚴(yán)重，并出現(xiàn)向混合型污染轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)，煙塵、SO2、NOx、Hg排放總量逐年增高，SO2 和NOx的排放量均超過環(huán)境自凈能力，環(huán)境狀況形勢(shì)十分嚴(yán)峻，必須通過相關(guān)規(guī)范來嚴(yán)厲禁止違法垃圾焚燒發(fā)電廠排放有毒有害氣體的行為，保護(hù)環(huán)境避免污染大氣。大部分垃圾焚燒發(fā)電廠已經(jīng)從國(guó)外引進(jìn)先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，例如SCR與SNCR技術(shù)相結(jié)合的方式來共同管理焚燒過后產(chǎn)生的污染氣體，并取得了顯著的成效。大多數(shù)垃圾焚燒發(fā)電廠基本形成了以低氮燃燒和煙氣脫硝相結(jié)合的技術(shù)路線，在環(huán)境約束條件下，應(yīng)因廠制宜、因煤制宜、因爐制宜，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比選后，確定相對(duì)最優(yōu)的NOx控制方案。

2 SNCR脫硝技術(shù)特點(diǎn)

SNCR技術(shù)是在還原劑的參與下將煙氣里的氮氧化合物與其進(jìn)行化學(xué)變化，而不使用催化劑的一種脫硝技術(shù)，反應(yīng)結(jié)果是生成氮?dú)夂退?。脫硝工藝中常用的還原劑的主要反應(yīng)如下：氨為還原劑時(shí)：4NH3+6NO→5N2+6H2O;當(dāng)溫度更高時(shí)則可發(fā)生正面的競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)：4NH3+5O2→4NO+6H2O;尿素（NH2CONH2）作還原劑時(shí)：（NH2）2CO→2NH2+2CO;NH2+2NO→N2+H2O;CO+NO→N2+CO2。通過控制不同反應(yīng)過程中的還原劑劑量與可能產(chǎn)生的廢氣量，可以嚴(yán)格的控制焚燒過后產(chǎn)生的氣體中二氧化氮或氨氣等污染氣體，在計(jì)算過程中需要將不同種類的垃圾產(chǎn)生的氮元素通過比例計(jì)算出來，再通過化學(xué)方程式得出需要的還原劑量。

脫硝技術(shù)主要分為低氮燃燒技術(shù)、SNCR技術(shù)和SCR技術(shù)。SNCR工藝不像SCR，不會(huì)使煙氣中SO3濃度增加。NH3逃逸與SO3會(huì)使煙氣中的飛灰容易沉積在鍋爐尾部的受熱面上，產(chǎn)生NH4HSO3易造成空氣預(yù)熱器堵塞、腐蝕的危險(xiǎn)降低許多。因此，SNCR工藝的逃逸氨一般控制在5～15ppm以下，而SCR工藝則必須控制在1～5ppm。SNCR技術(shù)存在的問題有脫硝效率中等（25%-50%），需要與其它工藝聯(lián)合使用，才能滿足嚴(yán)格的氮氧化物控制要求。氨的利用率較低，氨逃逸率較高。負(fù)荷變化時(shí)，控制有難度。有副反應(yīng)，生成N2O。隨著鍋爐容量的增大，尿素與氮氧化物濃度爐內(nèi)不均一，脫硝效率呈下降趨勢(shì)。

3 SNCR技術(shù)在垃圾焚燒發(fā)電廠的運(yùn)用

在實(shí)際垃圾焚燒發(fā)電廠應(yīng)用過程中，我們總結(jié)得出了以下觀點(diǎn)：SNCR系統(tǒng)脫硝效率可高達(dá)90%，出口氮氧化物濃度可以低于100mg/Nm3;SNCR系統(tǒng)脫硝效率只能達(dá)到40-50%;氨逃逸要求：SCR和SNCR/SCR氨逃逸控制在2.5mg/Nm3以下;SNCR氨逃逸控制在8mg/Nm3以下;脫硝率為40%效率是針對(duì)火電廠SNCR，火電領(lǐng)域是最先運(yùn)用SNCR技術(shù)，2016、2017年，闞山電廠2*600MW、利崗電廠2*600MW，35%效率;萊蕪電廠2*300MW，灞橋電廠2*300MW等，效率40%或445%效率;2017至今，工業(yè)鍋爐和垃圾焚燒SNCR脫硝——效率60～70%;迄今為止，發(fā)電廠有10-20個(gè)脫硝項(xiàng)目投運(yùn)，大多采用SNCR技術(shù)，脫硝效率40-80%，排放濃度100～450mg/Nm3。氨逃逸：氨逃逸先經(jīng)過生料磨吸收，達(dá)到空預(yù)器的逃逸氨濃度更低。低于10ppm對(duì)水泥設(shè)備影響極小，可以忽略不計(jì)。

設(shè)計(jì)排放濃度為200-300mg/Nm3：國(guó)家的排放標(biāo)準(zhǔn)在400-500mg/Nm3，重點(diǎn)地區(qū)可能執(zhí)行更嚴(yán)格的地方標(biāo)準(zhǔn)。脫硝系統(tǒng)設(shè)計(jì)需考慮國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和地方標(biāo)準(zhǔn)。采用全自動(dòng)控制，設(shè)定出口氮氧化合物濃度調(diào)節(jié)氨水噴射量?？杀Ｕ铣隹跐舛扰欧磐瑫r(shí)降低運(yùn)行成本。脫硝率60-80%：脫硝率并不能實(shí)時(shí)監(jiān)控，設(shè)計(jì)時(shí)NOx初始值的選取必須具有代表性;目前國(guó)內(nèi)水泥項(xiàng)目氮氧化物初始濃度為600-1200mg/Nm3，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)（預(yù)測(cè)新標(biāo)準(zhǔn)300-500mg/Nm3）所需的脫硝率約為40-75%。氨逃逸10ppm：太低（如3ppm）技術(shù)實(shí)現(xiàn)困難;太高對(duì)附屬設(shè)備影響大，運(yùn)行成本高。還原劑氨水或尿素。各方對(duì)這兩種還原劑的態(tài)度觀點(diǎn)也不一致。氨水是炸彈，易造成安全事故，運(yùn)輸也不方便;尿素絕對(duì)安全，化學(xué)穩(wěn)定性好，運(yùn)輸方便。尿素在水泥行業(yè)脫硝效率不好，只能達(dá)到40%;尿素脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行成本比氨水系統(tǒng)高很多;尿素系統(tǒng)的操作不方便。尿素是固態(tài)的，分解過程包括兩個(gè)工序：表面水溶液蒸發(fā);尿素顆粒分解，兩個(gè)鍵斷裂產(chǎn)生氨基;氨水溶液在離開噴嘴時(shí)已經(jīng)被高度霧化。離開噴嘴瞬間完成蒸發(fā)過程，直接產(chǎn)生氨基，參與反應(yīng)。

在垃圾焚燒發(fā)電廠的生產(chǎn)過程中，無論是自主還是引進(jìn)技術(shù)，可靠的、能連續(xù)運(yùn)行的儀器儀表是關(guān)鍵，脫硝系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備采用進(jìn)口產(chǎn)品，脫硝裝置中的關(guān)鍵設(shè)備如：噴嘴、催化劑、各類泵、變送器以及在線儀表原則上使用高品質(zhì)的進(jìn)口設(shè)備，確保系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。在線儀表均采用高品質(zhì)的進(jìn)口設(shè)備;SNCR作為全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)，其在線儀表的品質(zhì)直接決定了其是否能長(zhǎng)期穩(wěn)定的運(yùn)行。技術(shù)協(xié)議中約定消耗量/運(yùn)行成本十分關(guān)鍵，可制定配套的懲罰條款。SNCR、SCR和SNCR+SCR的新技術(shù)產(chǎn)生，向垃圾焚燒發(fā)電廠公司提供了新的技術(shù)支持，其中最主要的是系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)，CFD流場(chǎng)模擬，控制系統(tǒng);核心設(shè)備供應(yīng)。其中核心設(shè)備供應(yīng)包括計(jì)量混合模塊，噴射模塊，還原劑輸送模塊，PLC控制模塊等;新技術(shù)的應(yīng)用需要專業(yè)人員進(jìn)行安裝指導(dǎo)和調(diào)試，并對(duì)公司的具體人員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)方可上崗作業(yè)。

總平面布置應(yīng)符合安全及環(huán)保等規(guī)定，遵循設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定、管理維修方便、經(jīng)濟(jì)合理、安全衛(wèi)生的原則，并應(yīng)與電廠總體布置相協(xié)調(diào)。架空管線、直埋管線與島外溝道相接時(shí)，應(yīng)在設(shè)計(jì)分界線處標(biāo)明位置、標(biāo)高、管徑或溝道斷面尺寸、坡度、坡向管溝名稱、引向何處等。平臺(tái)扶梯及檢修起吊設(shè)施的布置應(yīng)盡量利用鍋爐已有的設(shè)施。管道及附件的布置應(yīng)滿足脫硝施工及運(yùn)行維護(hù)的要求，避免與其它設(shè)施發(fā)生碰撞。尿素溶解和儲(chǔ)存設(shè)備依據(jù)就近原則布置在鍋爐附近空地上。尿素溶液稀釋設(shè)備盡可能緊靠鍋爐布置，一般以地腳螺栓的形式固定在緊鄰鍋爐的0米標(biāo)高空地上。

案例如下：20t/h燃煤循環(huán)硫化床鍋爐NOx原始排放濃度590mh/Nm3，SNCR脫硝設(shè)備運(yùn)行后，在正常噴量的情況下，達(dá)到排放濃度120mh/Nm3左右，脫硝效率79%以上，符合當(dāng)?shù)丨h(huán)保排放要求。25t/h燃煤鏈條鍋爐NOx原始排放濃度280-400mh/Nm3之間，SNCR脫硝設(shè)備運(yùn)行后，在正常噴量的情況，排放濃度穩(wěn)定在80mh/Nm3以下，脫硝效率70-80%，符合環(huán)保排放要求。SNCR-D脫硝：生物質(zhì)鍋爐脫硝，新的SNCR-D型脫硝設(shè)備，是在成熟的SNCR的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，廣泛應(yīng)用于垃圾焚燒爐、燃生物質(zhì)鍋爐、煤改氣鍋爐，脫硝效率最高可達(dá)85%。8t/h燃生物質(zhì)鏈條鍋爐NOx原始排放濃度280-360mh/Nm3之間。SNCR-D脫硝設(shè)備運(yùn)行后，還原劑尿素正常噴量的情況下，NOx排放濃度最高可達(dá)26mh/Nm3。每天使用25公斤尿素，NOx排放濃度穩(wěn)定在100mh/Nm3以下。SNCR+SCR脫硝，SNCR脫硝處理50-60%，SCR脫硝處理40-50%，脫硝效率可達(dá)環(huán)保超低排放要求。相對(duì)獨(dú)立安裝SCR脫硝工程節(jié)約費(fèi)用30%以上。低溫濕法氧化脫硝，利用臭氧或氧化劑將NOx中NO進(jìn)行氧化，然后吸收液進(jìn)行吸收。脫硝率大90%。低溫濕法氧化脫硝應(yīng)用于爐膛不能開孔，無法使用SNCR脫硝的爐型，如燃?xì)忮仩t、焦?fàn)t、鋼鐵廠、玻璃窯爐、馬蹄焰窯爐等。低溫濕法氧化脫硝相對(duì)于SCR脫硝價(jià)格低廉，使用效果好等特點(diǎn)。

4 結(jié)束語

垃圾焚燒發(fā)電廠的技術(shù)改革和創(chuàng)新對(duì)于新能源技術(shù)的發(fā)展具有十分重要的實(shí)踐價(jià)值，一方面可以深入貫徹政府的可持續(xù)發(fā)展和綠色發(fā)展的新型發(fā)展理念，為碧水藍(lán)天貢獻(xiàn)出一份力量。另一方面，通過使用廢棄的垃圾焚燒得到充足的電力資源，可以有效改善電力資源匱乏的問題，可以盡量減少煤炭、石油等昂貴且稀少的資源，對(duì)于地區(qū)的發(fā)展和未來工業(yè)計(jì)劃等多方面具有非常巨大的作用。在新的時(shí)期，各地區(qū)的垃圾焚燒發(fā)電廠應(yīng)貫徹落實(shí)技術(shù)規(guī)范，認(rèn)真測(cè)量各類關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，通過向國(guó)外先進(jìn)垃圾焚燒發(fā)電廠的技術(shù)學(xué)習(xí)，應(yīng)用和創(chuàng)新在我國(guó)不同條件下的垃圾焚燒發(fā)電廠，因地制宜地生產(chǎn)更多源源不斷的電力資源。

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