炉排式垃圾焚烧炉SNCR脱硝技术应用
炉排式垃圾焚烧技术近年来在我国得到快速发展及广泛运用，随着近年来国家对环境治理的高度重视，如何有效降低高温焚烧后烟气中氮氧化物等有害物质的排放，是垃圾焚烧项目建设中必须解决的关键问题。
由于SNCR脱硝工艺是对燃烧后的烟气进行脱硝，不需要催化剂，运行成本较经济，配置较简单，已成为中低参数垃圾焚烧锅炉脱硝的首选。该脱硝技术原理是用NH3、尿素等还原剂喷入炉内与NOx进行选择性反应，由于不用催化剂，因此必须在炉膛高温区加入还原剂。还原剂喷入炉膛温度为850～1250 ℃的区域，还原剂(尿素)迅速热分解成NH3并与烟气中的NOx进行反应生成无污染的N2和H2O。
1 脱硝工艺说明
1.1工艺原理
选择性非催化还原法( Selective Non－Catalytic Reduction 简称SNCR) 是在不需要催化剂的情况下，将氨基还原剂(氨水) 喷入温度为 850～1250 ℃的烟气中，还原剂有选择性地与烟气中的NOx发生化学反应，将NOx还原成氮气(N2)和水(H2O)的方法。SNCR脱硝过程中的主要化学反应为:
4NH3 +4NO + O2→4N2 +6H2O
4NH3 +2NO +2O2→3N2 +6H2O
1.2工艺流程
垃圾焚烧锅炉的SNCR脱硝工艺流程见图1所示。首先，氨水罐车将20%的氨水溶液输送到厂区氨站的氨水溶液储罐内，然后氨水溶液由高流量输送泵输送到锅炉侧，经稀释计量模块精确计量脱硝反应所需的氨水溶液量后，用除盐水将氨水溶液进一步稀释至约 10%以内，最后输送到喷枪，通入压缩空气将稀释后的氨水溶液雾化并喷入高温烟气中进行脱硝反应。
1.3 脱硝系统主要设备和物料
1.3.1 主要设备和物料
( 1) 外购氨水
按1 台锅炉脱硝装置至少3天用量进行还原剂公用区设计，脱硝还原剂使用20%浓度的氨水。
( 2) 氨水溶液储罐
设置1只304不锈钢材质的氨水溶液储罐，满足最少7天的脱硝系统用量要求。储罐为立式平底结构，装有液位显示等仪表设备。
( 3) 氨水溶液供应装置
设置1套氨水溶液供应装置，包含2台高流量的多级SS变频离心泵、过滤器、可调节的背压控制阀等设备及用于远程监测和控制系统压力、温度的仪表。
( 4) 稀释计量装置
稀释计量装置为SNCR脱硝控制的核心装置，用于精确计量和独立控制还原剂流量。该装置模块采用独立的还原剂流量控制方式，通过流量调节阀与就地控制器的结合自动调节还原剂流量，对NOx浓度、锅炉负荷变化作出响应。稀释计量装置包括2台变频稀释水泵、流量调节阀、流量计、压力仪表等。
( 5) 分配装置
分配装置用于精确分配到每支喷射器的还原剂和压缩空气的压力及流量，包括调节阀、压力仪表和流量仪表等设备。
( 6) 水冲洗系统
脱硝系统管道需设置水冲洗系统。
1.3.2 工艺水系统
工艺水系统中的稀释水、冲洗水、冷却水采用常温除盐水，直接由机组侧母管提取，品质符合除盐水参数要求。
1.3.3 压缩空气系统
压缩空气系统由储气罐、空气管道等设备组成。由建设方提供杂用和仪用压缩空气气源，品质符合压缩空气参数要求。
1.3.4 喷射系统 还原剂喷射系统包括喷射器及套管等部件，采 用压缩空气将还原剂雾化并喷入高温烟气中。
1.3.5 控制系统
根据脱硝装置运行监控要求配置完整的仪表和控制系统，并提供与全厂控制系统对接的软硬件接口。
2 技术要点及注意事项
2.1 温度场分布
由于炉排式垃圾焚烧锅炉所具有的燃烧动态特性，在锅炉运行中炉膛温度会在短时间内迅速变化，所以，必须在炉膛不同高度处分别安装几个喷射器，以保证在适当的温度部位喷入脱硝剂。为了确定合适的喷入点位置，脱硝系统设计时建议采用计算流体动力学分析( CFD)及化学动力学模型( CKM)计算。
2.2 喷雾形状模拟
从喷枪射出的氨水雾滴应具有合理的液滴尺寸、分布和穿透性，以促进氨与烟气中 NOx的接触和混合。脱硝系统中采用了扇形喷嘴布置的双流体喷枪(压缩空气及氨水溶液)，合理的分布使脱硝反应无雾化盲区。
3 总结
在垃圾焚烧锅炉SNCR脱硝系统的设计、安装、调试及优化过程中，通过3种数值模拟方式，合理确定SNCR反应区域的喷枪位置和数量，使脱硝效率达到理想的效果。
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