第三章以尿素为还原剂的SNCR工乙考
续表
工业用（%）农业用（%）
优等品|一等品|合格品|优等品|一等品合格品
水不盖物0.s0.uo88
净基二脉（以HCHO计）
d0.85~2.80mm|
d1.18-3.35mm
爱14.00-8.00mm
41.若尿素生产工艺中不加甲醛，可不做亚甲基二腺含量的测定。
2.指标中粒度项只需符合四档中任一档即可，包装标识中应标明。
玉、正确的储存方法
1）尿素如果储存不当，容易吸湿结块，影响尿素的原有质量，因此需要正确储存尿
，在使用前一定要保持尿素包装袋完好无损，运输过程中要轻拿轻放，防雨淋，储存在干
，通风良好、温度在20℃以下的地方。
2）如果是大量储存，下面要用木方垫起20cm左右，上部与房顶要留有50cm以上的
中.以利于通风散湿，垛与垛之间要留出过道，以利于检查和通风。已经开袋的尿素如未
E，一定要及时封好袋口，以利以后使用。
第二节尿素溶液的腐蚀性
原素是一种常用的VCR脱础原料。干尿素颗粒是设有腐蚀使的，很及素源产菜不属
“地留条司。晋cR版确技术
尿素溶液中含有CO（NH2）2、NH3、CO2、NH
不同，表现出的腐蚀
商新浓度随溶液质量浓度、温度的不回面个国量C照过程中尿素腐蚀事故或腐蚀机理。有关
锅炉的氨系统一般均采用高能系
口空气统,反应剂高能系统因需装备较
大容量的空气压缩机、制造坚固
的喷射系统和消耗较多的电能,
图3-6一种尿素溶液喷嘴的结构示意
其制造和运行费用均较昂贵。
图3-7是浙江大学通过实验设计完成的喷枪、喷嘴和套筒,它综合了其他一些喷嘴的
优点。喷嘴采用混合孔结构,套筒上采用橄榄槽岀口。实验得到喷嘴的各项指标都比较好,
并且已经应用在实际的SNCR系统中。
总之,喷嘴要适合SNCR系统中尿素水溶液雾化的类型和结构,也就是既有较好的穿透
深度,又有较好的雾化覆盖面积,当工况发生变化时,喷嘴的喷射距离、雾化角、雾化粒度
等有一个稳定变化的过程,方便现场进行控制调节。
四、以尿素为还原剂的SNCR喷射装置形式
SNCR炉前喷射装置主要有墙式喷射器、自动注入式喷枪、多喷嘴枪式喷射器等
通常喷枪(含喷嘴),采用不锈钢制造,包括喷枪本体、喷嘴座、雾化头和喷嘴罩
部分
王 2018/10/22 8:34:13
第
章以尿素为还质
总体来看,现在研究和应用较多的SNCR还原剂是氨、尿素、氰尿酸(异氰酸)等三
SNCR
工艺系统
种。从氨、尿素、氰尿酸(异氰酸)反应的机理分,NO,选择性非催化还原反应中最重要
的两种活性根是NH2和NCO,因此凡是含有或在反应中能转化这两种活性根的物质都有选
择性还原NO的特性。
Thermal DeNO3技术发明者、SNCR技术的鼻祖Lyon对NH2COoH、NH2SO2NH2、
NH2SO3H、C6HsNH2、NH2OH和NH2Cl等物质进行了高温脱硝试验,发现NH2OH只会产
生更多的NO3;NH2COOH、NH2Cl对脱硝有一些作用,但这些反应不能产生足够的连锁因
子,只能在含CO的气氛中,靠CO氧化作为连锁因子的来源才能使反应持续;C6H3NH2能
在400℃的低温下选择性还原NO2,但反应太过缓慢,很难在实际中应用。
由此看来,氮还原剂与NO2的化学反应是非常复杂的,并不是所有的含氮物质都能有效
地与NO发生还原反应。评定SNCR脱硝还原剂优劣的标准通常有脱硝效率(或氮还原剂的
化学利用率)的高低、有效温度范围(温度窗口)的宽窄、产生的二次污染的程度、氮还
原剂价格的高低和工程应用的实用性。
尿素脱硝特性
图3-3是某学者研究尿素溶液的脱硝效率一温度关系的成果,从图3-3可以看出
700℃下,尿素的脱硝效率比较低,NSR=0.5时脱硝效率不到10%,NSR=1.56时脱硝效
率约为32%;900℃左右时尿素的脱硝效率达到,这个脱硝效率一温度图在线的高峰显
得特别尖且突出,表明脱硝的温度窗口狭窄,除了900℃以外,脱硝效率在更高或更低的温
度下都迅速降低。
图3-4是该学者研究尿素溶液的脱硝效率一氨氮比关系的成果,从图3-4来看,约
900℃下,氨氮比从0.54到2.1,分别能脱除54%~84%的NO2,氨氮比继续提高到3.21
时,脱硝效率还略微下降了0.3。其他温度下,NSR的上升都能提高脱硝效率,在低氨氮比
的情况(NSR<1.5)下尤为突出。约1300℃下,脱硝效率反而随着NSR的上升而下降,这
是因为高温下氧化反应占主导地位,喷入的尿素溶液越多,则氧化成NO2的浓度越高,导致
脱硝效率的降低。
SNCR雾化、雾化介质与雾化控制
（一）雾化
液体雾化是农业生产、能源利用和环境工程等领城中一个普遍存在的过程，目前普遍应
用的液体雾化喷嘴有机械式喷嘴、气力式喷嘴、旋转式断
宇结构简单、加工方便
液体雾化喷嘴是实现燃油等液态工质雾化最简单的装置，它的基本功能是把液体雾化成
微小的液滴，并且使液滴按要求分布在一定雾化角度的横截面上。
（二）雾伦介质
雾化介质的作用是加强尿素溶液颗粒与炉内烟气的混合。充分混合有利于保证脱硝效
果，提高尿素利用率，减少尿素用量，减少尾部氨残余。雾化介质主要是提高还原剂喷射速
度，增加喷射动量，而不要求把尿素溶液全部雾化成很小的液滴，而是雾化成一定比例的不
同尺寸的液滴。小液滴在喷入口炉壁附近的低温区就挥发反应，而大液滴则可以深入炉膛才
析出反应。
从已有的文献资料来看，SNCR系统的雾化介质一般有过热蒸汽和压缩空气两种，目前
尚无对两种雾化介质的对比研究。但有学者在小型实验台上得到了高压的氮气输送比压缩空
气输送的脱硝效果好的结果，因此其推断，惰性的过热蒸汽作为雾化介质的效果也应比压缩
空气的略好。
因此，在燃煤电站SNCR喷射系统中，可供选择的雾化介质有压缩空气和厂用蒸汽，目
前这两种雾化介质，在实际工程中都有应用业绩，效果都能满足系统性能要求。
如果喷枪采用厂用蒸汽作为雾化介质，其雾化蒸汽压力可为0.6~0.9MPa；如果喷枪采
用厂用压缩空气作为雾化介质，其雾化气压力可为0.6~0.8MPa。
（三）雾化控制
SNCR系统要求尿素溶液与NO。必须在很短的时间内完成反应，否则尿素就会流动到较
低的温度区域，明显降低尿素还原NO，的反应程度。为了使尿素与NO。的反应在很短的时间
内完成，必须对尿素溶液进行良好的雾化。因此，雾化角度要大，覆盖面积要广。按照一般
意义来说，雾化颗粒越小，反应表面积越大，因此普通的反应器要求雾化粒度细、覆盖面积
广即可。但是高温烟气使液滴进人炉内后很快就蒸发掉，只有大液滴才能穿透一段长的距离
马鹏 2018/10/20 8:43:57
选降性非催化还额法（SNCR）烟气脱硝
炉内，会造成材料变形，腐蚀磨损严重。因此，喷射器二发是个真以品通有除盐水作为多喷
换的。由于多喷嘴喷射器在炉腔中的工作温度较高，因此在
嘴喷射器冷却水。
该喷枪在其后座采用空气/蒸汽雾化原理，它包含数对喷嘴，这些喷，一记，于二分地利
袭一是两隔排列、，将还那剂细雾送人锅护烟气中。注人器的长度可以改变，
用还原剂和控制氨逃逸，可以改变喷嘴沿喷枪长度的间题。酸枪的结构和使用方法
第三以尿素为还原剂的SNCR工艺系统
右。若认为这段区域炉内辐射换热强度均匀,则炉腔每升高1m,炉内烟气温度下降
20℃/m。
个图3日给出了采用流体动力学状件进行CD计算得到的锅在4负荷
行时的炉内温度场。根据CPD计算结果进行分析和数据提取,能够得到沿炉膛高度方
向,每个横截面的平均温度,绘制在图3-14上。在13-18m标高上,锅炉燃烧器位于此
区域,烟气温度较高:随后,随着烟气旋转上升,烟气温度逐步下降。在25m和32m标高
上,CFD计算结果和水冷抽气热电偶测量结果相吻合,这说明计算结果较准确
2
j3-40
图3-13炉内温度场
图3-14沿炉膛高度的烟气温度分布
最后,在实际改造过程中,锅炉喷射器共布置49只,分四层布置在炉胜燃烧区域上部
和炉膛出口处。根据前面锅炉炉膛CFD计算结果和热力计算结果前墙和侧墙喷枪分别设计
布置在32、28.5、26、23.5m标高处,后墙喷枪布置在27.95、26、23.5m标高处。锅炉高
负荷运行时,投运上两层喷枪;低负荷运行时,投运下两层喷枪。在SNCR系统投运时
般投运一层或两层喷枪即可,其余停运喷枪由控制系统控制退出炉以避免喷枪受热损坏。
在SNCR项目实施前,该工程采用低NO,燃烧能够将NO2排放控制在350mg/m3以下
当SNCR投入运行时,各个负荷下的NO,排放均能达到200mg/m3以下,同时尾部氨泄漏值
不超过
第六节SNCR工艺系统设计
一、设计的相关规定与要求
(一)设计的一般规定
(1)SNCR工艺适用于脱硝效率要求一般不高于40%的机组。
(2)SNCR工艺宜与其他烟气脱硝工艺联合使用,如低NO2燃烧技术等
(3)脱硝工程的设计应由具备相应资质的单位承担,设计文件应按
完成报批和批准手续,并符合国家有关强制性法规、标准的规定
规定的内容和深度
对还原剂溶液进行进一步的过滤，理免炉内喷射器出现堵寒问题
通常可多台锅炉共用一套尿素溶液输送供给系统，对于每套输送供给系统，输送系应采
用2?100％的方案考虑，一运一备。尿素溶液输送泵宜采用多级离心泵。
为满足补偿尿素溶液输送途中热量损失的需要，通常输送供给系统应设置加热器，见
图3－24。
20
0
150
250
250
1200
图3－24尿素溶液输送管道电加热器
当采用尿素作为还原剂时，在喷入锅炉前，尿素溶液应当与稀释水混合稀释后才允许喷
射入锅炉内，工程中喷入反应器内的尿素溶液浓度一般不得大于10％（质量比）。稀释用水
的来源宜为除盐水，也可为去矿物质水、反港透水或凝结水。
通常，每台锅炉宜配置一套稀释系统，稀释混合器宜采用静态混合器；典型的稀释水压
力系统设计由两台全流量的多级不锈钢离心泵和一组双联过滤器、压力控制阀及压力／流量
仪表等组成。供尿素稀释用的工艺水中的固形物要低，过滤后水中悬浮物应低于50mg／L。
（二���素溶液的输送、稀释工艺系统
尿素溶液的输送工艺系统（见图3－25）的作用是将储存罐的尿素溶解经输送泵加压后
输送到布置在炉膛附近的溶液计量、分配系统，完成与稀释水的混合。泵入口设置了一台双
简过滤器；输送泵出口管路上并联设置了一台电加热器，根据管道中溶液的温度决定是否投
运；如果泵出口出现超压情况，则通过泵出口管路上的安全阀将会起跳，尿素溶液泄压后回
到系入口管道；泵出口管道设置了流量计，便于准确计量输送的尿素溶液流量。该系统管道
需要保温伴热，以避免管道中尿素结品沉淀。
图3－26为某工程 FUEL TECH公司NO，OUT系统高流量循环模块，其功能就是完成尿
素溶液的输送，维持还原剂的连续循环。
当锅炉负荷或炉的NOD浓度变化时，送入炉的尿素量也应随之变化，这将导致送人入
喷枪的流量发生变化。若喷枪的流量变化太大，将会影响雾化喷射效果，从而影响脱确效率
尿素储存与配制
尿素（固体）储存量如按不小于2台锅炉BMCR工况下7d用量，则需要的存量约
25t。两台机组共设一台溶解罐，将固体尿素配制成50%浓度的溶液。
如果每天配制溶液2罐，保证系统50%浓度的尿素溶液（质量比）1d的耗量，则溶
罐的体积约达45m3。溶解罐上安装有轴流风机、液位计、温度计、液位变送器等。
（二）尿素溶液储罐
两台机组共设两台储罐，尿素溶液储存罐的总储存容量按照不小于SNCR装置BMCF
况下5d（每天24h)的总消耗量来设计，设置两个储罐，则溶解罐的总体积为220m3。
储罐上需要安装温度计、液位计、液位变送器等。
（三）尿素溶液循环输送泵
两台机组共用一套尿素溶液循环输送系统，尿素溶液循环输送泵共设两台，将尿素
罐中的尿素溶液输送到尿素溶液储罐中，一用一备，尿素溶液输送泵采用离心泵。根据
罐体积和运行工况，泵的容量可选择为40~50m3/h。
（四）尿素溶液输送泵
两台机组共用一套尿素溶液输送供给系统，尿素溶液输送泵共设两台，为保证系统
定的回流量，以便脱硝系统安全运行，泵的容量可选择为7~9m3/h。
（五）尿素溶液稀释水泵
按给定的烟气条件和脱硝效率要求，每台机组需要尿素溶液约1.5m2/h，为了满足
尿素浓度低于10%的要求，如果稀释后浓度控制在5%，则稀释泵容量可选为20～25m2/
四、主要管道
（一）尿素溶解用水
尿素溶解用水采用电厂除盐水（如果电厂工业水达到溶解水标准也可使用工业水
据运行工况，瞬时流量为45tVh，压力大于0.2MPa，管道规格为p89?5mm，
姚刚 2018/10/16 8:46:10
第三章以尿素为还原剂的SNCR工艺系统
也进入排水坑重复利用，没有废水置接排况一一个。没有其他的副产物产生，冲洗产生的废水
因此SNCR系统通常不设独立的废水处理系统。
第七节主要工艺设备和材料
尿素SNC日工艺的主要设备有尿素溶解罐、尿素溶液循环泵、尿素溶液储罐、输送
泵、稀释水泵、背压控制阀、计量分配装界
行563-2010《火电厂烟气脱确工程技术
某发热量为11766.7kJ/kg，燃
该温度对应的蒸汽熔h=2716时A8则查表或计算
得到A2=16120/Ag；21=1492 9kh:ga=26872 2k1；7。263%3.品2%。
SNCR 系统喷入尿素水溶液时对锅其早爱。
Q=Q, 02 Q3=335.2q0m 2257.6m （he-Aa)qa
=2592.8qmg (ha-h）o
=2592.8?28365.86 （4642-2675.71）?28 365.86
=129322508.7(kJ/h）