李 穹
（大唐科技产业集团有限公司，中国 北京 100097）
【摘 要】对某电厂煤粉锅炉SNCR系统进行了介绍，同时分析了脱硝系统投运效果。SNCR脱硝系统主要由高流量循环模块、背压阀组模块、稀释水模块、计量模块、分配喷射模块及SNCR喷枪组成；SNCR系统投运过程中，NOx排放量始终在设计值以下，完全满足脱硝设计要求，实现了氮氧化物稳定、达标排放；要满足今后100mg/Nm3、甚至50mg/Nm3的排放要求，需要为锅炉加装SCR脱硝系统，使用SNCR+SCR联合脱硝技术以实现达标排放。
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关键词 煤粉锅炉；SNCR；脱硝系统；氨水
0 引言
氮氧化物（NOx）是常见的大气污染物，我国的氮氧化物排放总量中，有近六成来自电力行业[1-2]，因此控制电力行业的NOx排放是最为重要的环节。在电站锅炉目前常用的NOx控制措施中，选择性非催化还原（SNCR）作为烟气脱硝技术的一种[3]，正受到越来越多的重视。
SNCR技术的原理是将氨还原剂喷入炉膛内部，将烟气中的NOx还原为N2[4]。对于煤粉锅炉，在排放标准较低的场合，使用SNCR脱硝技术可以满足NOx排放要求，同时有效降低投资建设成本及运行成本，是一种有效可行的脱硝技术方案[5-6]。
本文对某电厂煤粉锅炉SNCR系统进行了介绍，同时分析了脱硝系统投运效果，为下一阶段的脱硝改造工作提出了建议。
1 系统参数
1.1 锅炉基本参数
某电厂煤粉锅炉，主要设备参数如表1所示：
1.2 脱硝系统性能要求
脱硝系统的主要性能指标要求如表3所示：
2 SNCR系统
该电厂已有使用液氨的SCR脱硝系统，因此SNCR系统采用由液氨制备而来的氨水作为还原剂。
2.1 系统流程
液氨通过氨水制备系统，和稀释水混合后制备成20%浓度的氨水，作为SNCR脱硝还原剂。20%氨水储存在储罐内。
SNCR脱硝系统主要由5个模块及SNCR喷枪组成，SNCR系统模块分别为高流量循环模块、背压阀组模块、稀释水模块、计量模块及分配喷射模块等。下图为SNCR系统流程示意图：
20%氨水从氨水储罐进入高流量循环模块，一部分通过背压阀组模块打回氨水储罐进行循环，另一部分进入计量模块，与流经稀释水模块的除盐水混合稀释，进入分配模块，在分配模块内稀释后的氨水流入各SNCR喷枪，通过SNCR喷枪最终喷入脱硝设计区域。下面对SNCR主要组成部分进行介绍。
2.2 高流量循环模块
SNCR脱硝系统中，高流量循环模块的作用是将氨水储罐内20%的氨水经氨水输送泵加压后输送至SNCR计量模块，完成与稀释水在喷射前的稀释混合。
高流量循环模块设置有高流量循环泵，氨水流量及压力通过调节阀、高流量循环泵进行精确控制，流量信号及压力信号通过流量变送器、压力计等传输至DCS，氨水流量可以依据氨水流量及浓度、锅炉氮氧化物排放情况及锅炉负荷变化等多项指标进行实时精确控制，满足实际工程要求。
高流量循环模块设置有两条支路，正常运行时一备一用，需要时可切换投运，保障SNCR系统的连续稳定运行。
模块设置有过滤器、止回阀及排空旁路等，可保证模块安全、稳定运行。
2.3 背压阀组模块
SNCR脱硝系统中，背压阀组模块的作用是辅助高流量循环模块，将自计量模块循环而来的氨水返回至氨水储罐。
氨水循环压力及温度通过模块设置的压力表和温度计进行计量并传输至DCS，控制系统可以通过这些参数对氨水流动情况进行实时监测及有效控制。
氨水背压阀组模块设置有氨水支路。在正常运行时氨水不经过支路，在主管路发生故障或需要检修时，支路投入使用，氨水经过支路流动，保障SNCR系统的连续稳定运行。
2.4 稀释水模块
SNCR脱硝系统中，稀释水模块的作用是将主厂提供的除盐水加压后输送至SNCR计量模块，完成与氨水喷射前的稀释混合。
稀释水模块设置有稀释水泵，除盐水流量及管路压力通过调节阀、稀释水泵进行精确控制，流量信号及压力信号通过流量计、压力计传输至DCS，除盐水流量可以依据氨水流量及浓度、锅炉氮氧化物排放情况及锅炉负荷变化等多项指标进行实时精确控制，满足实际工程要求。
稀释水模块设置有两条支路，正常运行时一备一用，在某条支路出现事故故障或需要进行检修时，可切换投运，保障SNCR系统的连续运行。
模块设置有过滤器、止回阀及排空旁路等，可保证模块安全、稳定运行。
2.5 计量模块
SNCR脱硝系统中，计量模块是脱硝控制的核心装置之一，其作用是精确计量和控制参与SNCR反应的还原剂溶液的浓度和流量。
氨水和稀释水的压力及流量通过相应管路的计量设备计量并传输至DCS，控制系统可精确控制氨水和稀释水的流动状态，并进行实时调节。氨水和稀释水流经混合管路进行混合，混合情况可以由压力表等设备传输至DCS进行实时监控。模块设置的混合器可以更好的促进氨水与稀释水的混合，以满足脱硝要求。
氨水管路和稀释水管路分别设置有相应的支路。在正常运行时，氨水和稀释水不经过支路，在主管路发生故障或需要检修时，支路投入使用，氨水和稀释水分别经过相应的支路流动，保障SNCR系统的连续稳定运行。
2.6 分配模块
SNCR脱硝系统中，分配及喷射模块是脱硝控制的核心装置之一：分配模块用来控制每个喷枪的雾化/冷却空气和还原剂溶液的流量，调节以达到适当的空气/液体质量比率，取得最佳的脱硝效果。
压缩空气的压力和氨水的压力及流量通过计量设备计量并传输至DCS，控制系统可精确控制压缩空气和氨水的流动状态，并进行实时调节。压缩空气和氨水进入喷枪后进行雾化，喷入烟道相应位置，另设置一路压缩空气对喷枪进行冷却，延长喷枪的运行寿命。
压缩空气管路设置有相应的支路。在正常运行时，压缩空气不经过支路，在主管路发生故障或需要检修时，支路投入使用，压缩空气经过相应的支路流动，保障SNCR系统的连续稳定运行。
压缩空气管路设置有相应的过滤器、止回阀等组件，可保证模块安全、稳定运行。
2.7 还原剂喷枪
还原剂喷枪的形式为气力雾化式，喷枪设置有3路流体接口，分别为氨水还原剂接口、雾化空气接口及冷却空气接口，3路接口与分配模块的相应管路通过软管连接。
该SNCR系统共设置3层喷枪，由下至上分别布置于锅炉侧墙、前墙及水平烟道。喷枪投运方式为：锅炉负荷在50%～70%时，投运前墙喷枪，视情况投运侧墙喷枪；锅炉负荷在70%～100%时 ，投运前墙喷枪及水平烟道喷枪。
3 SNCR系统脱硝效果
图2所示为该电厂投运SNCR脱硝系统期间，负荷与NOx排放量的变化情况。
从图中可以看出，在负荷波动的情况下，NOx排放量呈现小幅波动的状态。在整个变化过程中，NOx排放量始终在180mg/Nm3的设计值以下，完全满足脱硝设计要求，达到脱硝效果，实现了氮氧化物稳定、达标排放。
目前国家和地区的大气污染物排放标准日趋严格，未来该地区的氮氧化物排放要求可能会降低至100mg/Nm3、甚至50mg/Nm3，此时单独依靠SNCR脱硝系统已无法达到排放标准，需要为锅炉加装SCR脱硝系统，使用SNCR+SCR联合脱硝已满足排放要求。
4 总结
本文对某电厂煤粉锅炉SNCR系统进行了介绍，同时分析了脱硝系统投运效果，为下一阶段的脱硝改造工作提出了建议，主要结论如下：
（1）SNCR脱硝系统主要由5个模块及SNCR喷枪组成，SNCR系统模块分别为高流量循环模块、背压阀组模块、稀释水模块、计量模块及分配喷射模块等；
（2）20%氨水还原剂经高流量循环模块，在计量模块内与由稀释水模块而来的除盐水进行混合，混合后的稀氨水由分配模块进入还原剂喷枪，喷入指定脱硝区域；
（3）高流量循环模块与背压阀组模块组成循环，维持还原剂流量及压力的稳定；
（4）SNCR系统投运过程中，NOx排放量呈现小幅波动的状态，且始终在设计值以下，完全满足脱硝设计要求，达到脱硝效果，实现了氮氧化物稳定、达标排放；
（5）要满足今后100mg/Nm3、甚至50mg/Nm3的排放要求，需要为锅炉加装SCR脱硝系统，使用SNCR+SCR联合脱硝技术以实现达标排放。
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参考文献
［１］环境保护部.2009年中国环境状况公报[R].2009.
［２］环境保护部.环保部2010环境统计年报[R].2010.
［３］Lyon R K. Method for the reduction of the concentration of NO in combustion effluents using NH3[P].1975.
［４］段传和,等.选择性非催化还原法SNCR 烟气脱硝[M].北京:中国电力出版社,2012.
［５］任延明.100MW燃煤火电机组SNCR脱硝技术改造[J].电力学报,2013,28(3):263-265.
［6］陈镇超.SNCR应用于130t/h循环流化床锅炉烟气脱硝的研究[J].能源工程,2014,5:61-67.
［责任编辑：汤静］