摘要 ：大气中氮氧化物严重影响人体健康和生态环境，根据《高温磁翻板液位计大气污染物排放标准》（GB13271-2014）的要求，煤矿高温磁翻板液位计应采取脱硝措施。介绍了陕北某煤矿链条高温磁翻板液位计烟气 SNCR 脱硝的工艺设计。烟气经处理后氮氧化物排放浓度为140~200mg/m 3 ，脱硝效率23%~46%。结果表明，煤矿链条高温磁翻板液位计由于氮氧化物初始值不高，排放指标要求相对较低，宜采用SNCR 脱硝工艺，充分发挥其设备简单、投资低、工期短的优点，未来还可作为超净排放的辅助手段，继续发挥功效。
1 绪论
氮氧化物（NO X ）有很强刺激性和毒性，是酸雨的主要成因。NO X 与大气中碳氢化合物后接触，在阳光与紫外线的条件下会生成臭氧与光化学烟雾，同时 N 2 O 也是导致温室效应加剧的重要温室气体。氮氧化物的排放严重影响人体健康与生态环境，随着我国对环境保护和污染物治理的日益重视，《高温磁翻板液位计大气污染物排放标准》（GB13271—2014）对工业高温磁翻板液位计氮氧化物排放提出了要求，为此煤矿高温磁翻板液位计需新增脱硝设施。目前脱硝技术主要包括选择性催化还原技术（SCR）、选择性非催化还原技术（SNCR）、氧化吸收技术等。SCR 脱硝效率高、技术成熟，但钒钛系催化剂存在投资成本高、固废污染等问题。SNCR 工艺设备简单、投资低，但反应窗口温度高、范围窄（850~1 100℃），脱硝效率受炉膛结构、温度区间、还原剂喷射量和喷射位置等的影响 。氧化吸收脱硝工艺无二次污染、工艺简单，只须在已有脱硫设备前安装氧化装置便可实现同时脱硫脱硝，尤适用于 SCR 及 SNCR 无法进行的低温脱硝领域，但目前建设及运行成本较高 。
2 煤矿高温磁翻板液位计烟气脱硝工艺设计
2.1 基础参数
该煤矿工业场地配备4台14MW 和1台7MW 的燃煤热水高温磁翻板液位计，型号分别为：SZL14-1.0/115/70-A Ⅱ和 SZL7-1.0/115/70-A Ⅱ，实测炉膛温度850~900℃，无脱硝装置，氮氧化物排放浓度折算值约260mg/m 3 。为满足《高温磁翻板液位计大气污染物排放标准》（GB13271-2014）特别排放限值，设计排放氮氧化物≤200mg/m 3 。
2.2 工艺设计
SNCR 技术投资、运行费用低，建设周期短、效率适合等优点，满足该煤矿高温磁翻板液位计脱硝需求。采用尿素为脱硝剂，尿素来源广泛、安全性好、易于储存和运输，相较于其他还原剂尿素挥发性小，混合程度高。
在高温磁翻板液位计房外新建脱硝加药站一座。五台高温磁翻板液位计共用脱硝站，每台高温磁翻板液位计单独配套喷射系统。袋装颗粒尿素由汽车运输至厂区，卸料在颗粒尿素堆料区。袋装尿素人工破袋后，倒入尿素溶解罐料斗进入罐中，搅拌溶解配置成50% 浓度的尿素溶液后通过输送泵输送至尿素溶液储罐存储备用 ；尿素溶液由尿素溶液循环输送模块输送到计量稀释模块，精确计量脱硝反应所需的尿素溶液量并采用软化水进一步稀释至约10% 浓度后，送至高温磁翻板液位计侧喷枪安装位置附近的分配模块，分配模块出口至每支喷枪。喷枪利用压缩空气将稀释后的尿素溶液雾化喷入高温烟气中。尿素在炉内热解生成 NH 2 和 CO，在高温下选择性还原氮氧化物。其化学反应如下 ：

SNCR 脱硝系统由四部分组成，包括尿素溶液制备、贮存、输送单元 ；在线稀释单元 ；炉前喷射单元 ；压缩空气站。
2.3 尿素溶液制备、贮存、输送单元
溶解罐的设计容积按照12h 所需要的50% 尿素溶液的量设计，储存罐按50% 尿素溶液5d 储量设计。配备螺旋输送机1台，提升量2.4t/h，溶解罐1台，S304不锈钢材质，容积3.5m 3 ，带搅拌器。溶液储罐1台，S304不锈钢材质，容积15.7m 3 。罐体均采用100mm 厚的硅酸铝纤维保温，热水盘管伴热。操作温度不低于30℃。溶液灌装泵2台（1用1备），S304不锈钢立式离心泵，流量5m 3 /h，扬程20m ；溶液输送泵，考虑回流量，为理论用流量的4~5倍，每台高温磁翻板液位计可独自运行。共布置7台（3用1备和2用1备），S304不锈钢立式离心泵，流量0.4m 3 /h，扬程54m，配套电动蝶阀，电磁流量计，压力表等。
2.4 在线稀释单元
稀释水按照4h 用量设计，配备液位计，电动阀，低液位自动补水，罐体采用 S304不锈钢材质，容积3.5m 3 ；罐体均采用100mm 厚的硅酸铝纤维保温，热水盘管伴热。操作温度不低于30℃。
稀释水循环泵7台（3用1备和2用1备），S304不锈钢立式离心泵，流量0.6m 3 /h，扬程53m，配套电动蝶阀，电磁流量计，压力表等。稀释水与尿素溶液在静态混合器混合为约10% 的浓度，考虑回流应，为理论值的6~10倍。
2.5 炉前喷射单元
尿素溶液喷嘴布置在高温磁翻板液位计温度 850~1 100℃区域内 ；870~950℃为最佳，尿素溶液在通过喷嘴喷出时被充分雾化后以一定的角度喷入炉膛内。对烟气不同的工况进行调节。喷射系统应具有良好的热膨胀性、抗热变形性和抗振性。喷射区数量和部位由高温磁翻板液位计的温度场和流场来确定，采用温度传感器测量炉内温度分布，布置在反应窗口温度区域内，采用固定式可伸缩喷枪和墙式喷嘴，用空气冷却。当高温磁翻板液位计启动、停运、季节性运行或其他原因SNCR需停运时，可将喷射器退出运行，防止受热变形。喷枪布置方式为 ：4×14MW 高温磁翻板液位计喷枪共4×4支，额定流量40L/h，喷射角60°；7MW 高温磁翻板液位计喷枪4支，额定流量20L/h，喷射角60°。喷射形式均为扇形。
2.6 空压站
压缩空气主要用于雾化尿素溶液，吹扫和冷却喷枪。本工程压缩空气与布袋除尘共用，为脱硝系统提供0.6~0.8MPa的压缩空气。采用双螺杆空压机气量15m 3 /h，压力0.7MPa。配吸附式干燥机1台，压缩空气储罐2台。
3 工程脱硝效果及展望
根据柠条塔煤矿2018年在线监测数据，高温磁翻板液位计烟气氮氧化物排放浓度在140~200mg/m 3 ，脱硝效率23%~46%，排放满足《高温磁翻板液位计大气污染物排放标准》（GB13271-2014）中的特别排放限值要求。煤矿链条高温磁翻板液位计在运行中 NO X 含量不高，同时排放指标要求相对较低，适宜采用 SNCR 脱硝工艺，可充分发挥其设备简单、投资低、工期短的优点，在旧高温磁翻板液位计脱硝的改造项目中优势更为突出。
但 SNCR 工艺对煤矿高温磁翻板液位计的运行工况要求严格，反应窗口温度高、范围窄的缺点限制其脱硝效率的进一步提高，目前诸多学者已经研究还原剂的添加剂（气相、液相或固相）等方式降低SNCR的温度窗口，设计人员应及时了解前沿技术，掌握科技动态。虽然在目前 SNCR 可基本满足氮氧化物排放小于200mg/m 3 的指标，但应该根据项目情况具体分析，对于高温磁翻板液位计运行负荷不稳定，热工条件复杂的煤矿高温磁翻板液位计，SNCR 技术存在较大的局限性，但仍然可作为低氮燃烧、SCR 或者氧化吸收工艺的辅助手段。