SNCR系统及主要设备说明.docx

图1 Fuel Tech尿素SNCR (NOxOUT -SNCR)工艺系统示意图SNCR系统及主要设备说明1.概述美国燃料技术公司Fuel Tech, Inc.（以下简称为燃料技术公司）是一家大气污染控制技 术公司，其主要技术专注于烟气脱氮技术和节能应用燃料技术公司通过先进的经营和管理,提供多 项专项技术和服务以满足大气污染控制客户的特别需求通过从一开始就充分地对机械、化学和控制 进行改善，燃料技术公司完善了早期的NOxOUT®技术自1990年以来，已有400多个商业机组成 功的安装或即将安装燃料技术公司技术的基础是其炉内喷射除氮工艺,NOxOUT畅销®工艺燃料 技术公司现拥有或lice nses超过45个与NOxOUT工艺相关的美国专利（见附录1）燃料技术公司在 纳斯达克NASDAQ上市交易美国燃料技术公司致力于经济有效地降低大气污染，很乐意按照贵公司的要求，提供燃料技术公司用 于华能呼伦贝尔伊敏2X600MW的NOxOUT -SNCR （以下简称为SNCR）工艺的初步方案，其中包括 设计、供货、制造、装配、运输、调试及培训服务燃料技术公司的SNCR技术是取得专利权的技术和专有工艺（美国专利证书见附件1），其商业 称 NOxOUT-SNCR）。

NOxOUT系统采用尿素作为还原剂与使用氨的脱硝工艺相比，使用尿素的SNCR 工艺的优点如 下：与氨相反，本工艺使用的尿素是无毒、无害的化学品；由于没有氨喷射格栅（AIG）、压缩机、旁路设计、钢支撑等大的系统组件因而投资较低， 不需要储存、处理带压和危险的无水氨或氨水和相应的安全设备；气一汽混合条件导致较低的动力需求；使用液态而不是气态反应剂，可以更有效地控制反应剂喷射模式和反应剂分布，保证与烟 气良好的混合，使化学剂以较低的NH逃逸得到较充分的利用3SNCR性能依赖于所谓的“温度窗”涉及以下参数：尿素和NOx反应的停留时间；温度；基线NOx浓度；喷射区域CO浓度；还原剂的分布均匀性；氨逃逸为了达到高的NOx还原效率并将氨逃逸（或称为“NH逃逸”）降到最低程度，应该满足下述3条件：还原反应剂渗透能力强，液滴尺寸合理，分布均匀，与烟气中的NOx混合良好；在反应区内可维持适当的温度范围；在反应区内可获得足够的停留时间；控制系统具有良好响应特性，对负荷变化敏感燃料技术公司的NOxOUT技术采取以下措施，能够以低的化学剂使用成本获得高的NOx还原效 率：由于燃烧过程的动态特性，炉膛温度会在短时间内迅速变化，必须在炉膛上几个不同高度 处安装喷射器以保证在适当的温度处喷入反应剂；每一项工程应用的独特情况可能对SNCR 工艺提出不同的要求，因此Fuel Tech为每一个 应用项目建立单独的计算机模型；燃料技术公司开发了新型的化学剂喷射器，它能在尿素注入烟气的过程中雾化尿素。

该喷 射器可以使用压缩空气（可达作为雾化介质，将尿素雾滴喷入烟气中该喷射器使尿素雾 滴具有合理的液滴尺寸、分布和穿透性，促进了尿素与烟气中NOx的接触和混合； 燃料技术公司设计和制造了简单的化学剂供给和控制系统，将它们与精确的炉膛流体动力 学分析及化学动力学分析相结合；燃料技术公司设计和应用了多喷嘴枪式喷射器，多喷嘴枪式喷射器可以强化反应剂分配的均匀性和 渗透性2.工艺说明NOxOUT工艺是一个燃烧后的脱硝过程，通过在火力发电锅炉，垃圾燃烧炉、窑炉或其他燃烧炉 的烟道中喷入适量的NOxOUT A或其他脱硝剂来去除NOx的化学反应过程NOxOUT A是50%的尿 素溶液配少量防腐蚀的添加剂这种脱硝剂的优点是容易配置，而且不需特殊的安全法规来处理 选择性催化还原（SCR）脱除NO的投资成本受催化剂价格及体积的影响很大，其运行成本主要受催x化剂寿命的影响，一种丕需要催化剂的选择性还原过程特别是脱硝率要求较低时（＜50%）或许更 加诱人，这就是选择性非催化还原技术（SNCR）该技术是用NH、尿素等还原剂喷入炉内与NO进3 x行选择性反应，不用催化剂，因此必须在高温区加入还原剂还原剂喷入炉膛温度为850~1250°C 的区域，该还原剂（尿素）迅速热分解成NH并与烟气中的NO进行SNCR反应生成N,该方法是以3 x 2炉膛为反应器。

研究发现，在炉膛800~1250°C这一狭窄的温度范围内、在无催化剂作用下，NH或尿素等氨基3还原剂可选择性地还原烟气中的NO,基本上不与烟气中的O作用，据此发展了 SNCR法在x 2800~1250°C范围内，NH或尿素还原NOx的主要反应为：3NH为还原剂34 NH + 4NO +O T4N + 6H O3 2 2 2尿素为还原剂2NO+CO （NH ） +10T2N+CO+2HO2 2 2 2 2 2 2不同还原剂有不同的反应温度范围，此温度范围称为温度窗NH3的反应最佳温度区为850〜 1100°C当反应温度过高时，由于氨的分解会使NOx还原率降低，另一方面，反应温度过低时，氨 的逃逸增加，也会使NOx还原率降低反应剂利用率是衡量反应剂利用程度的指标，它与NOx脱除效率可用一个称为标准化化学计量 比率（NSR）的参数联系在一起NSR定义如下：= 反应剂与入口 NOx的实际摩尔比—反应剂与入口 NOx的化学计量摩尔比反应剂利用率、NSR和NOx脱除效率之间的关系如下:反应剂利用率,％ =NOx脱除效率,％NSR通过性能试验关联的Fuel Tech SNCR工艺和设计变量有：NOx还原（减排）率，从设计基线值或以下降到目标水平; 反应剂与NOx的摩尔比（NSR）；达到NOx还原（减排）率所需的最大反应剂流量；最大NH3逃逸；对于多层喷射方式，控制系统适当的负荷跟随能力。

采用NOxOUT SNCR工艺必须具备以下必要条件：能够使用计算流体力学(CFD)和化学动力学模型(CKM)进行工程设计能力，即将先进的虚拟 现实设计技术与特定燃烧装置的尺寸、燃料类型和特性、锅炉负荷范围、燃烧方式、烟气 再循环(如果采用)、炉膛过剩空气、初始或基线NOx浓度、炉膛烟气温度分布、炉膛烟 气流速分布等相结合进行工程设计；机械系统，包括设计合理的设备，例如反应剂储存、计量、分配装置、喷射组件、监视和 控制装置等；特定性质的化学反应剂尿素；应用工程包括合理的安装、调试和维护1) 设计条件CFD模型模拟特定燃烧装置内烟气流动和温度，而CKM模型根据CFD计算的流动和温度数据 来计算尿素与NOx的反应，这两个模型结合在一起确定最优温度区域和最佳反应剂喷射模式模型 研究能够对NOx还原率进行估计，所以可以确定合理的工艺方案SNCR的设计利用几十年积累的 技术诀窍和现场经验，系统安装、操作和维护简单；(2) 设备条件与SCR 工艺不同，燃料类型(例如煤、生物质和垃圾等)对SNCR性能影响很小二十多年的 现场经验表明，只要存在“SNCR反应温度窗”，SNCR工艺可应用于燃烧各种燃料的各种型式的 锅炉。

因为SNCR是燃烧后烟气处理工艺，燃烧装置的尺寸、类型和燃料类型对SNCR 工艺没有较大 影响该工艺在以煤、油、天然气、木质废料、城市固态垃圾或危险垃圾为燃料的燃烧装置上得到 成功验证这些燃烧装置的尺寸和型式各不相同，包括快装锅炉、工艺加热器、焚化炉、循环或鼓 泡流化床、废热锅炉和电站锅炉等因此，SNCR能应用于几乎所有的燃烧装置，使其NOx排放满 足或超过大多数NOx排放要求使用无毒尿素溶液的关键喷入方式，SNCR 工艺采用无毒的尿素溶 液作为反应剂，将其喷入高温烟气中，从而减少NOx排放，其副产物是水、氮气、二氧化碳、其它 无毒气体和通常的烟道气成分；(3) 化学药剂条件尿素溶液的储存、运输和处理不需要特殊的安全防护措施当使用高硬度的水稀释时，FuelTech 推荐使用NOxOUTA溶液(它是浓度为50%的尿素溶液，添加少量的特殊化学物质进行稳定)，以加 强尿素雾化，将由于时间、温度和水中杂质造成的尿素沉淀减小到最低程度为了取得高的NOx还原效率并将氨逃逸降到最低，应该满足下述条件：1. 具有强的穿透能力和合理液滴尺寸的还原反应剂充分分布，与烟气中的NOx混合良好2. 在反应区内可维持适当温度范围的右方原则(the Right-side Principle)。

3. 在反应区内可获得足够的停留时间4. 具有良好响应特性的对负荷变化敏感能跟随的自控系统从SNCR系统逃逸的氨可能来自两种情况，一是由于喷入点烟气温度低影响了氨与NO的反应；另x一种可能是喷入的还原剂过量或还原剂分布不均匀还原剂喷入系统必须能将还原剂喷入到炉内最有效的部位，因为NO的分布在炉膛对流断面上是经常变化的，如果喷入控制点太少或喷到炉内某x个断面上的氨不均匀，则会出现分布较高的氨逃逸量在较大的燃煤锅炉中，还原剂的均匀分布则更困难，因为较长的喷入距离需要覆盖相当大的炉内截面为保证脱硝反应能充分地进行，以最少的喷入NH量达到最好的还原效果，必须设法使喷入的NH与烟气良好地混合若喷入的NH不充分3 3 3反应，则逃逸的NH与SNCR工艺一样不仅会使烟气中的飞灰容易沉积在锅炉尾部的受热面上，而3且烟气中NH遇到SO会产生NH HSO易造成空气预热器堵塞，并有腐蚀的危险但是，由于SNCR3 3 4 4工艺中没有催化剂，不会使烟气中SO浓度增加2-6倍在相同的逃逸氨浓度时，形成（NH） SO3 4 2 4和NH -HSO的可能性较SCR低2,6倍因此，SNCR工艺的逃逸氨一般控制在5~15ppm以下，而SCR4 4工艺则必须控制在1~5 ppm。

SNCR烟气脱硝技术的脱硝效率一般为30%~60%，受锅炉结构尺寸影响很大，可用作低NOx燃 烧技术的补充处理美国的SNCR技术在燃煤电厂的工业应用是在80年代开始的，目前世界上SNCR工艺在燃煤电厂的 总装机容量在25GW和100台机组以上图2为一个典型的SNCR 工艺布置图，它由还原储槽、多层还原剂喷入装置和与之相匹配的控 制仪表等组成SNCR系统烟气脱硝过程是由下面四个基本过程完成：接收和储存还原剂；还原剂的计量输出、与水混合稀释；在锅炉合适位置注入稀释后的还原剂；还原剂与烟气混合进行脱硝反应图2 SNCR工艺流程示意图.主要设备说明HFD高流量和循环装置此一装置是包括完整自行的高流量、高压输送、并包括过滤NOxOUTA化学还原剂的设备，把NOxOUT A输送到IZM-3-WM墙式喷射层与MNL层计量站装置此一装置在工业锅炉和点站锅炉上是有多功能 的，这些功能包括：供给化学还原剂需要输送的压力到IZM-3-WM墙式喷射层与MNL层 计量站装置；过滤NOxOUT A以防止阻塞；供给溶液水需要的热量以防NOxOUT A结晶；保持NOxOUT A液循环；为近程或远程控制和监测系统；供给作内函的重复系统，以保持联续操作。

此一装置有两个多级离心泵，过滤器，加热器，及所有的压力、温度、流速、高度仪表远 程控制NOxOUT U HFD循环及NOxOUT A储存系统DWP稀释水泵装置此一装置是高流量、高压输送控制把过滤稀释水输送到ZM-2-W M墙式喷射层与MNL层计量站装置 此一装置的主要功能是供给稀释水所需的压力和控制到IZM-2-WM注射/喷射区内使用背压和多级 离心泵可依应用系统的要求来调试控制此工艺此外，过滤的稀释水可防止阻塞、保持联续操作 此一装置有两个多级离心泵，过滤器，压力控制阀，加热器，及所有的压力、流速仪表/远 程控制NOx。