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        脫硝技術介紹

        2016年05月09日 16:21  來源:中國環保設備網  作者:鹽城大天力公司  人氣:41280

        煙氣脫硝技術介紹及各種方案比較

        目前主流的煙氣脫硝技術有選擇性非催化還原技術(SNCR)、選擇性催化還原技術(SCR)和SNCR/SCR聯合脫硝技術。

        SNCR技術

        研究發現,在8001250℃這一溫度范圍內、無催化劑作用下,氨水等還原劑可選擇性地還原煙氣中的NOx生成N2H2O,基本上不與煙氣中的O2作用,據此發展了SNCR脫硝技術。

        SNCR煙氣脫硝的主要反應為:

        NH3為還原劑 4NH3 + 4NO + O2 4N2 + 6H2O

        SNCR通常采用的還原劑有氨水、氨水和液氨,不同還原劑的比較如表3.1所列。

        3.1 不同還原劑特點

        還原劑

        特點

        尿素

        ? 安全原料 (化肥)

        ? 便于運輸

        ? 脫硝有效溫度窗口較寬

        ? 溶解要消耗一定熱量

        氨水

        ? 運輸成本較大

        ? 需要較大的儲存罐

        ? 脫硝有效溫度窗口窄

        液氨

        ? 高危險性原料

        ? 運輸和存儲安全性低

        SNCR系統逃逸的氨可能來自兩種情況,一是噴入的還原劑過量或還原劑分布不均勻,一是由于噴入點煙氣溫度低影響了氨與NOx的反應。還原劑噴入系統必須能將還原劑噴入到爐內*有效的部位,如果噴入控制點太少或噴到爐內某個斷面上的氨不均勻,則會出現分布較高的氨逃逸量。在較大尺寸的鍋爐中,因為需要覆蓋相當大的爐內截面,還原劑的均勻分布則更困難。為保證脫硝反應能充分地進行,以*少噴入NH3的量達到*好的還原效果,必須設法使噴入的NH3與煙氣良好地混合。若噴入的NH3不充分反應,則逃逸的NH3不僅會使煙氣中的飛灰容易沉積在鍋爐尾部的受熱面上,而且煙氣中NH3遇到SO3會產生NH4HSO4易造成空氣預熱器堵塞,并有腐蝕的危險。因此,SNCR工藝的氨逃逸要求控制在8mg/Nm3以下。圖1.1為典型SNCR脫硝工藝流程圖。

        1.1 SNCR工藝系統流程圖

        SNCR煙氣脫硝過程是由下面四個基本過程組成:

        ? 還原劑的接收和溶液制備;

        ? 還原劑的計量輸出;

        ? 在鍋爐適當位置注入還原劑;

        ? 還原劑與煙氣混合進行脫硝反應。

        SCR技術

        選擇性催化劑還原(SCR)技術是在煙氣中加入還原劑(*常用的是氨和氨水),在催化劑和合適的溫度等條件下,還原劑與煙氣中的氮氧化物(NOx)反應,而不與煙氣中的氧進行氧化反應,生成無害的氮氣和水。主要反應如下:

        4NO + 4NH3 + O2 4N2 + 6H2O

        NO + NO2 + 2NH3 2N2 + 3H2O

        6NO2 + 8NH3 7N2 + 12H2O

        在沒有催化劑的情況下,上述化學反應只是在很窄的溫度范圍內(8001250℃)進行。SCR技術采用催化劑,催化作用使反應活化能降低,反應可在更低的溫度條件(320400℃)下進行。

        SCR系統的制約因素隨運行環境和工藝過程而變化。制約因素包括系統壓降、煙道尺寸、空間、煙氣微粒含量、逃逸氨濃度限制、SO2氧化率、溫度和NOx濃度,都影響催化劑壽命和系統的設計。除溫度外,NOx、NH3濃度、過量氧和停留時間也對反應過程有一定影響。

        SCR系統一般由氨或氨水的儲存系統、(氨水轉化為氨系統)、氨與空氣混合系統、氨氣噴入系統、反應器系統、檢測控制系統等組成。SCR脫硝反應器在鍋爐尾部一般有三種不同的布置方式,高塵布置、低塵布置和尾部布置,圖1.2為目前廣泛采用的高塵布置SCR煙氣脫硝系統工藝流程圖。

        1.2 SCR工藝系統流程(高塵布置)

        對于一般燃煤或燃油鍋爐,SCR反應器多選擇安裝于鍋爐省煤器與空氣預熱器之間,因為此區間的煙氣溫度剛好適合SCR脫硝還原反應,氨被噴射于省煤器與SCR反應器間煙道內的適當位置,使其與煙氣充分混合后在反應器內與氮氧化物反應,SCR系統商業運行的脫硝效率約為80%90%。

        SNCR/SCR混合煙氣脫硝技術

        SNCR/SCR混合技術是SNCR工藝的還原劑噴入爐膛技術同SCR工藝利用末反應氨進行催化反應結合起來,或利用SNCRSCR還原劑需求量不同,分別分配還原劑噴入SNCR系統和SCR系統的工藝有機結合起來,達到所需的脫硝效果,它是把SNCR工藝的低費用特點同SCR工藝的高脫硝率進行有效結合的一種揚長避短的混合工藝。SNCR/SCR混合工藝的脫硝效率可達到6080%,氨的逃逸小于4mg/Nm3。圖1.3為典型的SNCR/SCR混合煙氣脫硝工藝流程。

        1.3 SNCR/SCR聯合工藝脫硝流程圖

        主要煙氣脫硝技術的比較

        幾種主要煙氣脫硝技術綜合比較情況如表1.2所列。

        1.2 SCR、SNCR、SNCR/SCR技術綜合比較

        項目

        SCR技術

        SNCR技術

        SNCR/SCR技術

        反應劑

        NH3

        氨水或氨水

        NH3

        反應溫度

        320400

        8001250

        前段:8001000℃,

        后段:320400

        催化劑

        V2O5-WO3/TiO2

        不使用催化劑

        后段加少量催化劑

        脫硝效率

        8090%

        3060%

        5080%

        反應劑噴射位置

        SCR反應器入口煙道

        爐膛內噴射

        鍋爐負荷不同噴射位置也不同

        SO2/SO3氧化

        SO2氧化成SO3的氧化率<1%

        不會導致SO2氧化,SO3濃度不增加

        SO2氧化較SCR

        NH3逃逸

        <2.5 mg/m3

        <8 mg/m3

        <4 mg/m3

        對空氣預熱器影響

        NH3SO3易形成硫酸氫銨,需控制NH3泄漏量和SO2氧化率,并對空預器低溫段進行防腐防堵改造。

        SO3濃度低,造成堵塞或腐蝕的機率低

        硫酸氫銨的產生較SCR低,造成堵塞或腐蝕的機率比SCR

        系統壓力損失

        新增煙道部件及催化劑層造成壓力損失

        沒有壓力損失

        催化劑用量較SCR小,產生的壓力損失較低

        燃料及其變化的影響

        燃料顯著地影響運行費用,對灰份增加和灰份成分變化敏感,灰份磨耗催化劑,堿金屬氧化物劣化催化劑,AS、S等使催化劑失活。

        基本無影響

        影響與SCR相同。由于催化劑較少,更換催化劑的總成本較SCR

        鍋爐負荷變化的影響

        SCR反應器布置需優化,當鍋爐負荷在一定范圍變化時,進入反應器的煙氣溫度處于催化劑活性溫度區間。

        多層布置時,跟隨負荷變化容易

        跟隨負荷變化中等

        工程造價

        較高

        (完)
         
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