高分子干法脱硝技术PNCR在垃圾焚烧项目烟气提标改造中的应用.docx

          高分子干法脱硝技术PNCR在垃圾焚烧项目烟气提标改造中的应用                    长垣川能环保能源有限公司 河南新乡摘要：氮氧化物排放标准控制为垃圾焚烧发电项目烟气净化中的重要指标本文根据垃圾焚烧项目烟气净化提标改造的契机，运用PNCR+SNCR结合工艺，解决原有SNCR工艺达不到环保新指标的难题，并通过调试运行，将两者有机结合，降低PNCR单一工艺的运行成本，在实际项目中取得良好效果关键词：氮氧化物 PNCR+SNCR引言垃圾焚烧发电项目烟气净化现行标准GB18485-2014《垃圾焚烧大气污染物排放标准》中指出氮氧化物小时均值在基准氧含量 11 %的条件下不高于 300 mg/m3为了改善环境污染的现状，河南省发布豫环攻坚办 [ 2020 ] 7 号《关于印发河南省 2020 年大气、水、土壤污染防治实施方案的通知》，要求 2020 年底之前河南省垃圾发电企业要满足《 河南省 2020 年大气污染防治攻坚战实施方案》 第 33 条垃圾焚烧发电企业全面完成提标治理，焚烧炉烟气颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放浓度小时均值在基准氧含量 11 %的条件下分别不高于 10、35、100 mg/m3 ，采用氨法脱硝、氨法脱硫工艺的垃圾焚烧废气氨逃逸浓度不高于 8 mg/m3。

针对更加严苛的排放指标，垃圾焚烧发电项目如何保证效益？本文根据这种境遇，结合河南某垃圾焚烧发电项目实际经验，提出PNCR+SNCR结合工艺在当前环保形式的运用1. 工艺原理1.1 SNCR脱硝工艺原理 选择性非催化还原（SNCR）脱硝技术是在最适宜的炉膛温度范围内，喷入尿素或氨水等带氨基还原剂，喷入炉膛内的氨基还原剂在高温下迅速分解，与烟气中的氮氧化物（NO、NO2）发生化学反应，生成N2和水还原剂基本不与烟气中的氧发生反应，在特定的温度内，氮氧化物的还原反应优于其他化学反应发生，因此，它被认为是一种选择性的化学过程[1]尿素做还原剂时，在炉膛高温工况下，尿素溶液与氮氧化物发生如下反应： CO(NH2)2+H2O=2NH3+CO24NH3+4NO+O2=4N2+6H2O8NH3+6NO2=7N2+12H2O氨水做还原剂时，在高温下，氨与氮氧化物发生如下反应：4NH3+4NO+O2=4N2+6H2O但当温度高于1050℃时，氨会与氧气发生反应，产生NO，即：4NH3+5O2=4NO+6H2O本次运行项目采用20%浓度氨水作为还原剂，经专用喷射器喷入炉膛进行反应1.2 PNCR脱硝工艺反应原理高分子烟气脱硝技术(PNCR)是一种既有SCR技术脱硝率高和SNCR技术投资运行费用低的优势，而又区别于单纯的SNCR和SCR的新的脱硝方式[2]。

PNCR是将固体粉末状的脱硝剂通过气力输送的方式喷入余热锅炉炉膛，喷射最佳温度窗口为800~1050℃，在此温度下，粉末状的脱硝剂分解释放出高活性的氨基自由基，氨基与烟气中的氮氧化物反应，将氮氧化物还原成N2反应式为：CO(NH2)2+H2O=2NH3+CO2↑4NO+4NH3+O2=4N2↑+6H2O4NO2+2NH3+O2=3N2↑+6H2O2. 工艺流程焚烧炉烟气经过余热锅炉，再经省煤器进入SDA反应塔脱除烟气中的硫化物，然后烟气再经干法脱硫+活性炭+SDS脱硫工艺，最后经过除尘器脱除灰尘颗粒物，经烟囱排放具体流程见图1：图 1 工艺流程图3. 技术参数3.1 烟气参数本次技改提标项目的垃圾焚烧炉出口烟气情况见表1：表 1 垃圾焚烧炉出口烟气情况序号污染物名称单 位数 值1烟气量Nm3/h约555192烟温℃2003CO2mg/ Nm3约1400004烟尘mg/ Nm35000～120006SOxmg/ Nm3500～10009NOxmg/ Nm3400采用PNCR+SNCR工艺路线的处理效果是氮氧化物的排放量达到小时均值100mg/Nm3以下3.2 SNCR设备参数SNCR系统主要由氨水储存罐、输送泵、氨水分配模块、二流体喷枪组成。

具体流程图见图2：图 2 SNCR工艺流程图氨水溶液经罐车由氨水加注泵转运到氨水储存罐，再由氨水溶液定量输送泵输送至分配模块，经分配模块精确计量分配到每根喷枪，然后被压缩空气雾化后由喷枪喷入焚烧炉膛内，与烟气中氮氧化物进行选择性反应，生成N2和H2O3.3 PNCR设备参数PNCR系统主要设备有罗茨风机、旋转给料、螺杆分配、计量称重装置、料喷射器、气料分配器、喷枪及管路、变频控制给料、集中控制模块等相关工艺流程见图3：图 3 PNCR流程图PNCR脱硝设备布置在锅炉脱酸反应塔下零米层铺设一根DN100主输送管道（材质304不锈钢）至锅炉前30.7米层平台中部，然后分成两路DN80管道至炉前两侧钢柱旁，两侧各安装一个特制球形分配器（1拖8型），共设置16个出口，配16只DN32不锈钢球阀，用金属软管（DN32）将喷枪与球阀连接后安装在预留喷枪套管（DN65）内输送管路根据现场实际情况安装布置，尽量减少弯头和管路总长度，要求弯头采用大转角设计弯头全部采用大半径(R=5~10d)，并且两端采用不锈钢法兰连接锅炉本体喷枪安装处需布置工艺用压缩空气管道（一路主管DN40,16路支管DN10），喷枪采用内外套管式喷枪，脱硝剂由内枪喷入，冷却用压缩空气由外套管接入冷却喷枪。

锅炉本体开孔布置在焚烧炉第一烟道标高31米和33米层布置两层，每层分别布置6个喷枪，其中炉前墙2个氨枪，左右两侧墙布置2个氨枪；焚烧炉第二烟道标高32米层左右两侧布置一层，每侧2个氨枪，单台锅炉共计布置共计16个氨枪，现场设备见图4：图 4 PNCR现场设备图本次提标改造项目采用“一拖一”式结构系统即一套储料，由1套旋转给料机、缓冲料斗、计量螺杆装置，供配输送物料至1条焚烧线的脱硝喷枪内，并能独立操作与控制，所用转动机械均一用一备相关参数见表2：表 2 PNCR系统主要设备参数序号项目数量、规格及参数1贮仓容积1m3材质304不锈钢破供搅拌GWED53-253-5.5形式卧式2罗茨喷射风机功率30kw风量12m³/min压力80kPa3旋转给料机功率2.2kW给料范围20 ~150kg/h材质304不锈钢4电控PLC柜触摸屏、模块选用西门子5真空上料装置型号OLY-FS系列304不锈钢；功率15kw输送量1.5t/h6称重系统材质：304不锈钢4个称重模块（含传感器）7仓体电伴热加热带、双热电阻，加热控制、伴热温度20~50℃，可调；8贮仓空载时重量3500kg9整机满负荷运行噪音≤85 dB（A）4.实际运行效果本次提标改造项目经过一个月调试运行后，所有参数均在氧含量11%，标准状态下测得。

相关指标测试见表4：表 4 PNCR+SNCR工艺实际运行效果序号名称单位数值1锅炉蒸汽流量t/h22~272出口SO2浓度mg/Nm3/h≤353出口烟气温度℃≥1104出口烟气氧量%≤115出口NOX浓度mg/Nm3/h≤90▲提标改造后NOX排放数据轨迹控制在60mg/Nm³~90mg/Nm³，SO2排放数据轨迹控制在12mg/Nm³~35mg/Nm³通过实际运行效果分析，PNCR+SNCR可以达到氮氧化物排放标准控制在100mg/m3以下，综合脱硝效果率在75%以上并通过实际耗量分析，PNCR+SNCR工艺高分子脱硝剂的耗量控制合理，综合成本可控PNCR作为补全SNCR脱硝效率较低的工艺技术，其投资数额较SCR更低但与SNCR同为炉内脱硝手段，氨逃逸亦为检验其运行效果的重要指标，本次调试运行周期内，针对氨逃逸做了第三方权威检测，检测结果符合国家标准，低于8mg/m3，见图5：图 5 PNCR氨逃逸数据检测结果5.结论（1）PNCR+SNCR工艺技术在垃圾焚烧项目实践证明，设备运行稳定，脱硝效果显著，具备超净排放能力2. 高分子干法脱硝技术PNCR相比SCR在设备占地、初期投资、安装工期、运营费用均具有明显优势。

3. PNCR结合已有SNCR设备使用，对于提标改造项目颇具优势，值得借鉴参考文献1. 王勇.垃圾焚烧发电技术及应用[M].北京：中国电力出版社，2019.2. 杨进，向植刚，李欣华.SNCR+PNCR工艺在燃煤热风炉烟气脱硝中的应用[J].广东化工,2020:182-184.  -全文完-。