目前國內火力發電廠SNCR脫硝技術首先用于循環流化床鍋爐，其脫硝效率可達到70%以上，該技術在國內煤粉鍋爐的使用起步時間較晚，且主要用在四角切圓和對沖式鍋爐上，其NOX的排放濃度一般在300~400mg/Nm3左右?，F階段SNCR脫硝技術在W型火焰高NOX排放的鍋爐上尚無使用業績。主要原因為W型火焰鍋爐由于本身爐內溫度場較高，難以找到適于反應的溫度區域，容易造成氨逃逸率上升或尿素的直接燃燒。另外目前運行煤粉爐SNCR的最高脫硝效率在40%以下，逃逸率在10ppm以上，存在著提高脫硝效率與逃逸率相應升高的矛盾。
那么，如何達到高效SNCR脫硝效果呢？今天脫硝廠家——河北誠譽就以山東陽城電廠為實例為您詳細講解。
(1)先進的爐膛測溫技術
陽城電廠高效SNCR項目在線測溫系統共布置12個測點，其中10個測點布置在28m高度，2個測點布置在36.2m高度，所測得爐膛溫度等信號被送至SNCR控制系統，經過Rossler算法計算后用來顯示，控制各層脫硝噴槍的投退和尿素溶液的用流量。其中36.2m平臺2個測點主要起到校對作用，28m安裝的10個測點測量該截面的溫度及吸收系數的分布，將截面分為18個區域，計算出每個區域的平均溫度，判斷其他位置脫硝噴槍區域溫度，送至SNCR脫硝噴槍的控制系統，并形成分布2D畫面顯示。
(2)合適的脫硝噴槍開孔位置
通常情況下，爐膛溫度測量在鍋爐現有的沿爐寬分布的看火孔處測量，盡量選用熱電偶測量裝置，長度要求不小于3米，并選取不少于3個深度位置進行測量。測量時選取高、中、低三個負荷區段進行測量。
陽城電廠SNCR項目中，利用32m、38m兩個高度平臺已有的觀火孔，采用熱電偶測量了200MW、280MW、335MW三個負荷下的爐膛溫度場。測量時，10個觀火孔處同時測量，熱電偶伸入爐膛的深度分別為1m、2m、3m。由于鍋爐負荷和燃用煤種的變化，爐內溫度場變化情況較大，這一點在陽城電廠鍋爐上表現尤為突出。在本項目的研究過程中，利用專業商務軟件FLUENT對鍋爐在不同負荷下的爐膛溫度場進行了專題研究，初步驗證了脫硝噴槍的開口位置。要確定爐膛SNCR系統噴槍開孔位置，大致要經過以下幾方面細致的工作：
1)各工況下爐膛溫度的測量;
2)爐膛溫度分析及溫降分析;
3)開孔位置的確定，覆蓋爐內最高、最低負荷工況下的850~1100℃區域。
通過數據分析，靠近水冷壁處區域測量溫度比爐膛中心溫度要低的多，當熱電偶插入3米深度，所測溫度已基本接近同高度區域的中心處煙溫。低負荷工況下32米處煙溫最高在1050℃左右(深度為3米處)，38米處煙溫最高在970℃左右，均滿足反應溫度場要求。中負荷工況下32米處煙溫最高在1230℃左右，38米處煙溫最高在1060℃左右，很明顯32米處不適合反應溫度場要求。高負荷工況下32米處煙溫最高在1250℃左右，38米處煙溫最高在1100℃左右，很明顯32米處不適合反應溫度場。
在此高度一般認為爐內換熱均勻，計算出在該區段內，在深度為1米區域，爐膛每升高1米，爐內煙溫下降約為36℃/m;在深度為2米區域，爐膛每升高1米，爐內煙溫下降32℃/m;在深度為3米區域，爐膛每升高1米，爐內煙溫下降30℃/m，符合爐內換熱規律。
根據數值測試結果，陽城電廠4號爐選取了在爐前墻高度為33.9m、35.5m、38.5m、40m位置布置四層脫硝噴槍，根據溫降分析，我們對各開孔位置溫度進行了模擬測算。在200MW負荷時，38.5米以上爐膛溫度普遍低于850℃，尤其是靠近爐墻處，在此區域噴入尿素溶液已造成逃逸率過大。而38.5米以下的33.9米、35.5米處普遍在850~1100℃之間，正好適于反應，所以在33.9米、35.5米選開孔位置主要用以覆蓋低負荷下的合適反應溫度的區域，33.9米處溫度已接近與1100℃，若再向下部取開孔位置，極易容易超過反應適宜溫度區上線。在335MW負荷時，35.5米以下爐膛溫度普遍高于1100℃，尤其是3米深度測點，在此區域噴入尿素溶液已造成尿素燃燒氧化。而35.5米以上的38.5米、40米處普遍在850~1100℃之間，正好適于反應，所以在38.5米、40米選開孔位置主要用以覆蓋高負荷下的合適反應溫度的區域，40米處溫度已接近于850℃，若再向上部取開孔位置，極易容易超過反應適宜溫度區下線。
另外，在后墻標高31.2m、32.4m處布置了兩層脫硝噴槍，該位置已基本接近折焰角底部，主要為提高惡劣工況下脫硝效率而設。
(3)噴槍及噴嘴設計技術分析
在SNCR脫硝系統中噴嘴設計尤為重要，要求既有較好的穿透深度，又有較好的霧化覆蓋面積，并且當工況發生變化時，噴嘴的噴射距離、霧化角、霧化粒度等有一個穩定變化的過程，方便現場進行調節控制。噴嘴的尺寸及形狀決定了爐內尿素液滴的射程、液滴的大小等關鍵因素，影響到爐內尿素溶液的蒸發時間、反應時間、混合均勻性，是獲得高效脫硝效率的關鍵。陽城電廠SNCR在設計時為了確定合適的液滴尺寸、射程，供貨方曾進行了不同種類的槍頭噴射模擬試驗和優化工作，最終確定出適合陽城電廠鍋爐的的噴嘴形式。
(4)合適的脫硝噴槍數量設置
脫硝噴槍的數量和布置方式所解決的問題是：通過脫硝噴槍射流與煙氣的充分混合和射流的良好穿透力，保證整個爐膛截面還原劑的均勻分布。在爐膛截面上溫度場的分布基本狀況為內部溫度較高，尤其是W型火焰鍋爐整體爐膛溫度較高，適于反應的溫度場相當窄，僅限于靠近水冷壁附近區域，不能一味的追求還原劑噴射到爐膛內部，否則會造成還原劑的直接氧化燃燒，通過大量的試驗與模擬，在充分考慮到噴射混合區域的前提下最終確定陽城電廠采用6層x 9支的脫硝噴槍設置模式。
(5)運行調控關鍵技術分析
1)系統設計考慮全面，在滿足各層脫硝噴槍靈活切換的前提下，同時兼顧各層脫硝噴槍對濃度的不同要求。
2)自動調控脫硝噴槍前基本穩定的溶液壓力是運行中保證霧化效果的關鍵。
脫硝噴槍的霧化效果受槍前溶液壓力的影響較大，脫硝噴槍的最佳霧化狀況針對某臺鍋爐來說應該是個不變的。在常規的控制思路中，當負荷變動時尿素溶液隨著增加，稀釋水量隨著增加(維持入爐尿素濃度10%左右)，此時脫硝噴槍前壓力隨之上升，爐內尿素溶液的霧化狀況、射程隨之改變，這樣在高負荷時會導致部分溶液噴入爐內高溫區域(不適宜反應區域)，低負荷時由于槍前壓力降低霧化效果又會欠佳。所以基本穩定的尿素溶液的壓力是保證尿素噴槍霧化效果的關鍵參數，也是技術的關鍵點。
這一思路是通過調控稀釋水和溶液的流量來實現的，也就是說通過自動回路調整流量保持槍前的流量在允許范圍內波動，從而保證槍前壓力在允許范圍內波動。我們對機組負荷變化過程中負荷與入爐總溶液量之間的關系進行了分析，發現溶液量基本在12500Kg/h到14000Kg/h之間波動，另外溶液的稀釋濃度并不是一固定值，當負荷的降低隨之降低，其主要思路就是為了提高低負荷工況下尿素噴槍槍前壓力，保證噴槍的霧化效果。當在高負荷階段時，溶液濃度接近到50%左右，主要是防止高負荷工況下由于槍前壓力過高引起的溶液穿透能力過強，噴入爐內過高溫度區域
3)溫度控制切換
鍋爐本體28m處四周安裝的10個測點測量該截面的溫度及吸收系數的分布，將截面分為18個區域，計算出每個區域的平均溫度，每個區域的平均溫度用以控制相應部位的各層脫硝噴槍的投退。
通常情況下，當爐膛前墻相應區域溫度大于850℃時，投運前墻第一層脫硝噴槍;溫度大于1100℃時，投運前墻第二層脫硝噴槍;溫度大于1200℃時，投運前墻第三層脫硝噴槍，同時退出第一層脫硝噴槍;溫度大于1300℃時，投運前墻第四層脫硝噴槍投運，同時退出第二層脫硝噴槍。當爐膛后墻相應區域溫度大于1100℃時，投運后墻第一層脫硝噴槍投運;溫度大于1300℃時，投運后墻第二層脫硝噴槍。
陽城電廠SNCR脫硝效率可達到50%以上，結合配煤摻燒、SCR系統優化提效手段可望解決W型火焰鍋爐氮氧化物超低排放問題，該技術路線值得在在國內其他項目上推廣。
1. W型火焰鍋爐通過改變煤質特性來控制爐內氮氧化物的生成量技術可在氮氧化物高排放濃度鍋爐上推廣。
2. 目前煤粉爐SNCR技術脫硝效率均在40%以下，且無W型火焰鍋爐業績，本項目高效SNCR技術可在行業內推廣。
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