爐排式垃圾焚燒技術(shù)近年來(lái)在我國(guó)得到快速發(fā)展及廣泛運(yùn)用，隨著近年來(lái)國(guó)家對(duì)環(huán)境治理的高度重視，如何有效降低高溫焚燒后煙氣中氮氧化物等有害物質(zhì)的排放，是垃圾焚燒項(xiàng)目建設(shè)中必須解決的關(guān)鍵問(wèn)題。
由于SNCR脫硝工藝是對(duì)燃燒后的煙氣進(jìn)行脫硝，不需要催化劑，運(yùn)行成本較經(jīng)濟(jì)，配置較簡(jiǎn)單，已成為中低參數(shù)垃圾焚燒鍋爐脫硝的*選。該脫硝技術(shù)原理是用NH3、尿素等還原劑噴入爐內(nèi)與NOx進(jìn)行選擇性反應(yīng)，由于不用催化劑，因此必須在爐膛高溫區(qū)加入還原劑。還原劑噴入爐膛溫度為850～1250 ℃的區(qū)域，還原劑(尿素)迅速熱分解成NH3并與煙氣中的NOx進(jìn)行反應(yīng)生成無(wú)污染的N2和H2O。
1 脫硝工藝說(shuō)明
1.1工藝原理
選擇性非催化還原法( Selective Non－Catalytic Reduction 簡(jiǎn)稱SNCR) 是在不需要催化劑的情況下，將氨基還原劑(氨水) 噴入溫度為 850～1250 ℃的煙氣中，還原劑有選擇性地與煙氣中的NOx發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將NOx還原成氮?dú)?N2)和水(H2O)的方法。SNCR脫硝過(guò)程中的主要化學(xué)反應(yīng)為:
 4NH3 +4NO + O2→4N2 +6H2O
4NH3 +2NO +2O2→3N2 +6H2O
1.2工藝流程
垃圾焚燒鍋爐的SNCR脫硝工藝流程見(jiàn)圖1所示。首先，氨水罐車將20%的氨水溶液輸送到廠區(qū)氨站的氨水溶液儲(chǔ)罐內(nèi)，然后氨水溶液由高流量輸送泵輸送到鍋爐側(cè)，經(jīng)稀釋計(jì)量模塊精確計(jì)量脫硝反應(yīng)所需的氨水溶液量后，用除鹽水將氨水溶液進(jìn)一步稀釋至約 10%以內(nèi)，最后輸送到噴槍，通入壓縮空氣將稀釋后的氨水溶液霧化并噴入高溫?zé)煔庵羞M(jìn)行脫硝反應(yīng)。

1.3 脫硝系統(tǒng)主要設(shè)備和物料
1.3.1 主要設(shè)備和物料
( 1) 外購(gòu)氨水
按1 臺(tái)鍋爐脫硝裝置至少3天用量進(jìn)行還原劑公用區(qū)設(shè)計(jì)，脫硝還原劑使用20%濃度的氨水。
( 2) 氨水溶液儲(chǔ)罐
設(shè)置1只304不銹鋼材質(zhì)的氨水溶液儲(chǔ)罐，滿足最少7天的脫硝系統(tǒng)用量要求。儲(chǔ)罐為立式平底結(jié)構(gòu)，裝有液位顯示等儀表設(shè)備。
( 3) 氨水溶液供應(yīng)裝置
設(shè)置1套氨水溶液供應(yīng)裝置，包含2臺(tái)高流量的多級(jí)SS變頻離心泵、過(guò)濾器、可調(diào)節(jié)的背壓控制閥等設(shè)備及用于遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)壓力、溫度的儀表。
( 4) 稀釋計(jì)量裝置
稀釋計(jì)量裝置為SNCR脫硝控制的核心裝置，用于精確計(jì)量和獨(dú)立控制還原劑流量。該裝置模塊采用獨(dú)立的還原劑流量控制方式，通過(guò)流量調(diào)節(jié)閥與就地控制器的結(jié)合自動(dòng)調(diào)節(jié)還原劑流量，對(duì)NOx濃度、鍋爐負(fù)荷變化作出響應(yīng)。稀釋計(jì)量裝置包括2臺(tái)變頻稀釋水泵、流量調(diào)節(jié)閥、流量計(jì)、壓力儀表等。
( 5) 分配裝置
分配裝置用于精確分配到每支噴射器的還原劑和壓縮空氣的壓力及流量，包括調(diào)節(jié)閥、壓力儀表和流量?jī)x表等設(shè)備。
( 6) 水沖洗系統(tǒng)
脫硝系統(tǒng)管道需設(shè)置水沖洗系統(tǒng)。
1.3.2 工藝水系統(tǒng)
工藝水系統(tǒng)中的稀釋水、沖洗水、冷卻水采用常溫除鹽水，直接由機(jī)組側(cè)母管提取，品質(zhì)符合除鹽水參數(shù)要求。
1.3.3 壓縮空氣系統(tǒng)
壓縮空氣系統(tǒng)由儲(chǔ)氣罐、空氣管道等設(shè)備組成。由建設(shè)方提供雜用和儀用壓縮空氣氣源，品質(zhì)符合壓縮空氣參數(shù)要求。
1.3.4 噴射系統(tǒng) 還原劑噴射系統(tǒng)包括噴射器及套管等部件，采 用壓縮空氣將還原劑霧化并噴入高溫?zé)煔庵小?br/>1.3.5 控制系統(tǒng)
根據(jù)脫硝裝置運(yùn)行監(jiān)控要求配置完整的儀表和控制系統(tǒng)，并提供與全廠控制系統(tǒng)對(duì)接的軟硬件接口。
2 技術(shù)要點(diǎn)及注意事項(xiàng)
2.1 溫度場(chǎng)分布
由于爐排式垃圾焚燒鍋爐所具有的燃燒動(dòng)態(tài)特性，在鍋爐運(yùn)行中爐膛溫度會(huì)在短時(shí)間內(nèi)迅速變化，所以，必須在爐膛不同高度處分別安裝幾個(gè)噴射器，以保證在適當(dāng)?shù)臏囟炔课粐娙朊撓鮿榱舜_定合適的噴入點(diǎn)位置，脫硝系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)建議采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)分析( CFD)及化學(xué)動(dòng)力學(xué)模型( CKM)計(jì)算。
2.2 噴霧形狀模擬
從噴槍射出的氨水霧滴應(yīng)具有合理的液滴尺寸、分布和穿透性，以促進(jìn)氨與煙氣中 NOx的接觸和混合。脫硝系統(tǒng)中采用了扇形噴嘴布置的雙流體噴槍(壓縮空氣及氨水溶液)，合理的分布使脫硝反應(yīng)無(wú)霧化盲區(qū)。
3 總結(jié)
在垃圾焚燒鍋爐SNCR脫硝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試及優(yōu)化過(guò)程中，通過(guò)3種數(shù)值模擬方式，合理確定SNCR反應(yīng)區(qū)域的噴槍位置和數(shù)量，使脫硝效率達(dá)到理想的效果。