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1、SNCR脫硝關(guān)鍵技術(shù)
鍋爐脫硝噴槍氨水噴槍
1.1 噴入溫度窗口的選擇
在SNCR中，由于溫度影響的重要性，最重要的是爐膛上還原劑噴入點(diǎn)的選擇，即溫度窗口（Temperature windows）的選擇。依據(jù)還原劑類型和SNCR工藝運(yùn)行的條件，一個(gè)有效的溫度窗口常發(fā)生在850～1050℃之間。
在SNCR過(guò)程中溫度的影響存在著兩種趨勢(shì)，一方面是溫度的升高促進(jìn)NH3的氧化，使NOx脫除率下降，過(guò)高的溫度甚至出現(xiàn)NOx升高的情況；另一方面溫度的降低會(huì)使NH3的反應(yīng)速率下降，也會(huì)導(dǎo)致NOx脫除率下降，同時(shí)氨逃逸加大。因此，最佳溫度是這兩種趨勢(shì)對(duì)立統(tǒng)一的結(jié)果。一般認(rèn)為最佳溫度為850～1050℃。
1.2 還原劑噴入分布
在SNCR中，還原劑的噴入位置的選擇不僅受溫度的影響，而且還會(huì)受還原劑分布的影響，分布不均會(huì)導(dǎo)致氨氣逸出量增加。氨氣逸出量的測(cè)量可以通過(guò)在出口煙道安裝一個(gè)能夠連續(xù)測(cè)量氨的裝置實(shí)現(xiàn)。
還原劑噴入系統(tǒng)必須能將還原劑噴人到鍋爐內(nèi)最有效的部位，因?yàn)槭苋紵r的影響，NOx的分布在爐膛對(duì)流斷面上是經(jīng)常變化的，如果噴人控制點(diǎn)太少或噴到鍋爐中整個(gè)斷面上的氨不均勻，則一定會(huì)出現(xiàn)分布率較差和較高的氨逸出量。在較大的燃煤鍋爐中，還原劑的分布則更困難，因?yàn)檩^長(zhǎng)的噴入距離需要覆蓋相當(dāng)大的爐內(nèi)截面。多層投料同單層投料一樣在每個(gè)噴入的水平切面上通常都要遵循鍋爐負(fù)荷改變引起溫度變化的原則。然而，由于這些噴入量和區(qū)域是非常復(fù)雜的，因此要做到很好的調(diào)節(jié)也是很困難的。為保證脫硝反應(yīng)能充分地進(jìn)行，以最少的噴入NH3量達(dá)到最好的還原效果，必須設(shè)法使噴入的NH3與煙氣良好地混合。若噴入的NH3不充分反應(yīng)，則泄漏的NH3不僅會(huì)使煙氣中的飛灰容易沉積在鍋爐尾部的受熱面上，而且煙氣中NH3遇到SO3會(huì)生成（NH4）2SO4，易造成空氣預(yù)熱器堵塞，并有腐蝕的危險(xiǎn)。
1.3 停留時(shí)間
還原劑在最佳溫度窗口停留時(shí)間越長(zhǎng)，則NOx的去除效果越好。停留時(shí)間超過(guò)1s則可出現(xiàn)最佳NOx脫除率。
脫硝噴槍的布置位置直接影響溫度窗口、還原劑噴入分布及停留時(shí)間，所以可以說(shuō)SNCR脫硝關(guān)鍵技術(shù)即為脫硝噴槍的布置方案。
2、傳統(tǒng)的脫硝噴槍布置方案
脫硝噴槍在鍋爐布置簡(jiǎn)圖
脫硝噴槍安裝布置剖面圖
眾所周知，循環(huán)流化床鍋爐旋風(fēng)分離器入口水平段由于具備以下特點(diǎn)使其成為最為常規(guī)的脫硝噴槍布置點(diǎn)：
1）旋風(fēng)分離器入口水平段煙氣溫度通常處于SNCR反應(yīng)溫度窗內(nèi)，在此處噴入還原劑，可達(dá)到非常好的脫硝效果；
2）煙氣在旋風(fēng)分離器內(nèi)有較長(zhǎng)的停留時(shí)間，有助于SNCR完全反應(yīng)，減少氨逃逸；
3）還原劑與煙氣在旋風(fēng)分離器內(nèi)混合強(qiáng)烈，并且流化床鍋爐溫度場(chǎng)相對(duì)均勻，有利于SNCR反應(yīng)。
3、新的脫硝噴槍布置方案
在確定中煤平朔4x160t/h循環(huán)流化床鍋爐SNCR脫硝噴槍布置位置時(shí)，利用了預(yù)測(cè)的溫度和停留時(shí)間要求，以及上爐和旋風(fēng)分離器入口煙道中的流動(dòng)特性；并加入最初計(jì)算流體力學(xué)模擬模型中的噴射建模預(yù)測(cè)機(jī)組內(nèi)的化學(xué)分布，以把化學(xué)試劑覆蓋度最大化；為預(yù)估系統(tǒng)性能，同時(shí)使用了噴射模擬建模和CKM分析。脫硝噴槍的布置位置及CKM分析結(jié)果如下圖所示。
脫硝噴槍布置位置
CKM分析結(jié)果
CKM模擬結(jié)果顯示，在旋風(fēng)分離器入口煙道之前的爐膛中有很高的NOx減排潛力，且氨逃逸的風(fēng)險(xiǎn)很小。其與傳統(tǒng)的布置方案相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：
1）更長(zhǎng)的停留時(shí)間；
2）更好的覆蓋率，化學(xué)試劑的覆蓋率預(yù)計(jì)80%；
3）脫硝噴槍磨損小，使用壽命長(zhǎng)；
4）脫硝噴槍布置不受旋風(fēng)分離器入口水平段積灰的影響，運(yùn)行穩(wěn)定。
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