2.7. 主要参数和其他重要性能指标
在SNCR技术设计和应用中，影响脱硝效果的主要因素包括以下各点： 1) 喷射的温度点以及在合适温度内的停留时间； 2) 喷入的反应剂与未控制的NOx的摩尔比－NSR； 3 )反应剂和烟气混合的程度。 2.7.1 喷射的温度点
最佳的温度点跟多种因素有关，如氮剂种类、停留时间长短、炉内气氛、有否使用添加剂等，因此最终确定的温度是各种因素共同作用的结果。不同的氮剂的最佳NOx还原温度有一定的差异。美国EPA报告452/B-02-001指出，对于氨的合适温度范围是870～1100℃，而尿素对应900～1150℃。考虑到喷入点温度太低时，尾部的氨泄漏量会很大。同时，实际炉膛烟气在900～1150℃温度段内的停留时间有限，而高温下反应速度加快，可以减少对停留时间的要求。因此，大部分SNCR应用都在温度窗口的高温段进行。
以我方在梅山、长海、威达高等SNCR试验研究结果为依据，参考美国Hammond 4#、Wansley 1#、韩国KEPCO's Honam 1#、2#锅炉的还原剂溶液喷入温度点和情况，结合锅炉的实际情况及模拟计算的结果，我们设计的以氨水为还原剂喷射点温度范围在750～950℃。 2.7.2 还原剂喷射量
在还原剂还原NO的同时，也存在着氮剂氧化成NOx的竞争反应，加上炉内空间几何条件导致混合均匀性的限制，SNCR技术会有一定的氨残余。当喷入的氮剂/NOx的摩尔比（NSR）超过一定的比率时，增加还原剂喷射量能得到的脱硝率的增加就减少，还原剂的利用率下降，氨残余增加。如果还原剂喷射量太大，不仅经济性变差，还会引起尾部的氨泄漏量增加。文献报道当NSR>2时，脱硝率基本上不随还原剂喷射量的增加而增加。在工程上应用时，一般都选取比1.0略大一些的值，如1.2。
我们设计的还原剂/NOx的摩尔比1.3~1.8。 2.7.3 喷射方法
氨气一般采用网格布置的喷枪，用高压气体输送。除了个别文献报道使用氨气在小型锅炉或焚烧炉上直接喷射以外，SNCR技术一般采用液体雾滴喷射的
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方式。因为这种方法工艺成熟，能够利用喷射溶液的浓度大小，调节液体雾滴的蒸发时间，同时有利于穿透炉膛。根据文献的报道，几乎所有的现场应用都使用双流体雾化墙式喷嘴或者插入到辐射、对流受热面的长喷枪。
由于锅炉负荷和燃用煤种的变化，因此，炉内温度场变化情况比较大。因此，普遍采取多层墙式喷嘴，或者多层喷枪的喷射方式，来适应不同的炉内温度变化工况。而同一层的墙式喷嘴也要采用多个喷嘴的组合方式，以达到最好的喷雾和烟气的混合。喷枪则采取多孔形式，同样要通过实验或数值模拟来优化喷射参数，保证达到良好的混合。
氨水溶液喷枪采用压缩空气雾化式喷枪，结合Y型雾化喷枪和气泡雾化原理，具有喷射射程远，覆盖面大等优点，SNCR喷枪由于要考虑射程，并不要求粒径非常细，而是有较宽的粒径分布范围，以便细的氨水颗粒在炉墙附近快速气化，而粗颗粒在炉膛中心气化，从而满足增加还原剂覆盖面的要求，本喷枪的粒径SMD为10～150μm。氨水溶液喷枪带有进退装置，可以在使用时将氨水喷枪插入炉内，喷枪头部采用耐高温金属，头部露出水冷壁，以防止氨水滴滴液腐蚀水冷壁，而不投用时退出喷枪。 2.7.4 雾化介质
雾化介质的作用加强氨水溶液颗粒与炉内烟气混合，充分混合有利于保证脱硝效果、提高氨水利用率减少氨水用量、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，而不要求把氨水溶液全部雾化成很小的液滴，而是一定比例的不同尺寸液滴。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。
雾化介质一般有两种，过热蒸汽和压缩空气。
本项目采用0.6 MPa压力的压缩空气完全能够用来作还原剂的雾化介质，增加还原剂喷射动量和混合效果。
压缩空气的主要作用是提高氨水液滴的喷射动量。喷射动量取决于喷射速度和喷射物的质量，显然靠增加雾化空气的用量来提高喷射动量是不经济的。为了提高喷射动量，则主要集中在提高喷射速度上。为保证喷射速度，氨水与雾化空气混合后必须保持一定的压缩空气压力。
在线配制稀释好的氨水溶液将送到各层喷射层，各喷射层设有总阀门控制本
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喷射层是否投运，不投运的喷射装置则由压缩空气推进装置驱动退出。各喷射层设有流量调节阀门和流量计量设备。喷射所需的雾化介质采用压缩空气，炉前总管上设有流量压力测量，分别路通到各短枪喷射层和长枪喷射层，每个喷射层的雾化空气总管设有压力调节和压力测量，再通往各个喷枪。压缩空气制备系统由我方建成，压缩空气通向长枪喷射层，在压缩空气主管设有压力测量，在每个长枪的用气处设有流量测量。 2.9.1 喷射器布置
本项目4台炉的还原剂喷射初步设计采用短喷枪多层多点布置。 2.9.2 喷枪安装深度和雾化覆盖面 2.9.2.1喷枪安装
短喷枪的安装见图2-16、2-17。
图2-16一面墙上的短喷枪 图2-17 单支短喷枪安装
2.9.2.2 短喷枪雾化及雾化覆盖面
本设计SNCR短枪系统短喷枪的喷射深度0.5～2m，采用扁平雾化喷嘴，扁平角为110度左右，安装深度及雾化角度根据计算进行调节。喷枪雾化见图2-18，具有覆盖面宽，雾化效果好，抗侧风偏转能力强等优点。
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图2-18 短扁平喷枪喷雾 2.11 提高脱硝效率的要点总结
2.11.1 喷枪设计良好并能有效覆盖
采用良好的喷枪设计，喷枪雾化有适当的粒径分布范围，使小液滴在炉墙附近气化，而大颗粒到中心雾化，获得最佳的覆盖率。
喷枪有良好的射程。可有效覆盖整个区域截面。 2.11.3 自动控制
采用自动控制系统，可以实现脱硝的自动优化控制。
喷入的反应剂与未控制的NOx 的摩尔比可以调节，通过调节阀调节氨水和水的配比，从而可以在保证雾化效果的同时，增加或减少氨氮比。
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