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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:36608

    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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