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烟气脱硝处理方法

时间:2017-10-12 22:12来源: 作者: 点击:
目前国内65%的NOX是燃煤产生的,而我国又是最大的煤炭生产国和消费国,因NOX对人体有害、引发酸雨、并且是光化学烟雾的重要产生原因。电站锅炉、工业锅炉、焚烧炉、燃气轮机等的烟气会向环境排放NO和NO2等氮氧化物(NOX”),氮氧化物(NOX)是造成大气污染的主要污染物,可通过三种方案控制NOX排放:分级燃烧、选择性非催化还原(SNCR)及选择性催化还原(SCR)。
1. 分级燃烧
实施方式包括低NOX燃烧器(LNB)和燃料再燃。但分级燃烧技术对NOX的生成和排放控制有一定限度,此方案适应NOX的排放要求相对较低的项目。
2. 选择性非催化还原(SNCR)
2.1原理:
选择性非催化还原(SNCR)脱除NOx技术是把含有NHx基的还原剂(如氨气、氨水或者尿素等)喷入炉膛温度为850℃~1 100℃的区域,该还原剂迅速热分解成NH3和其它副产物,随后NH3与烟气中的NOx进行SNCR反应而生成N2。
采用NH3作为还原剂,在温度为850℃~1 100℃的范围内,还原NOx的化学反应方程式主要为:
4NH3+4NO+O2-4N2+6H2O
4NH3+2NO+2O2-3N2+6H2O
8NH3+6NO2-7N2+12H2O
而采用尿素作为还原剂还原NOx的主要化学反应为:
(NH4)2CO-2NH2+CO
NH2+NO-N2+H2O
CO+NO-N2+CO2
2.2系统构成
SNCR脱硝系统主要包括尿素存储系统、尿素溶液配制系统、尿素溶液储存系统、溶液喷射系统和自动控制系统。
2.2.1 尿素供应站
尿素存储系统、尿素溶液配制系统和尿素溶液储存系统集中布置, 共同组成尿素供应站(以下简称“尿素站”)。它的主要设备包括:干尿素储仓,计量仓,螺旋输送机,配液池,尿素溶液储罐,尿素溶液输送泵和水加压泵。在尿素站内, 完成尿素储存、尿素溶液配制的任务, 泵送到炉前喷射系统。  2.2.2 炉前喷射系统
炉前喷射系统由若干层喷射层组成, 每层由喷射器组成。喷射层布置在炉膛燃烧区域上部和炉膛出口处, 以适应锅炉负荷变化引起的炉膛烟气温度变化, 使尿素溶液在最佳反应温度窗口喷入炉膛。每层喷射层都设有总阀门控制本喷射层是否投运, 不投运的喷射枪则由气动推进器带动退出炉膛避免高温受热。各喷射层的尿素管道和雾化蒸汽管道上均设有调节阀门, 控制喷射层的流量。
2.2.2 自动控制系统
本公司研制的专用自动控制系统,采用独立的可编程序逻辑控制器(PLC), 系统单独设置工程师站 (兼操作员站), 预留OPC 通信接口与电厂分散控制系统 (DCS)通信; 系统设有必要的报表、查询和报警等功能。控制系统根据采集的相关信号, 控制、调节主要设备运行情况和喷枪运行情况, 实现高效脱硝。
控制子系统包含:还原剂流量控制系统、喷射控制系统、冷却水控制系统、空气和空气净化控制系统、温度检测系统等。
2.3优缺点
选择性非催化还原技术(SNCR)具有以下优点:
(1)系统简单:不需要改变现有锅炉的设备设置,而只需在现有的燃煤锅炉的基础上增加氨或尿素储槽,氨或尿素喷射装置及其喷射口即可,系统结构比较简单;
(2)系统投资小:相对于SCR的昂贵造价,由于系统简单以及运行中不需要昂贵的催化剂而只需要廉价的尿素或液氨,所以SNCR大的造价更具有优势;
(3) 阻力小:对锅炉的正常运行影响较小;
(4) 系统占地面积小:需要的较小的氨或尿素储槽,可放置于锅炉钢架之上而不需要额外的占地预算;
(5)其缺点是NOx还原率相对较低。
2.4影响因素
SNCR还原NO的化学反应效率取决于烟气温度,高温下停留时间,含氨化合物即还原剂注入的类型和数量、混合效率以及NOx的含量等等。为了提高SNCR对NOx的还原效率,降低氨的泄漏量,必须在设计阶段重点考虑以下几个关键的工艺参数:燃料类型、锅炉负荷、炉膛结构、受热面布置、过量空气量、NOx浓度、炉膛温度分布、炉膛气流分布以及CO浓度等。
2.5技术特点
技术成熟可靠、还原剂有效利用率高、初次投资低、系统运行稳定、设备模块化,占地小、无副产品,无二次污染。
3. 选择性催化还原(SCR)
3.1原理及流程
SCR技术是还原剂(NH3、尿素)在金属催化剂作用下,选择性地与NOx反应生成N2和H2O,而不是被O2所氧化,故称为“选择性”。金属催化剂有贵金属和非贵金属两类。主要反应
4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O
4NH3+2NO2+O2→6N2+6H2O
我公司主要提供非贵金属类催化剂:
V2O5—TiO2,V2O5-WO3  或 V2O5-WO3/TiO2
3.2 SCR系统内容
SCR系统包括催化剂反应室、NH3储运系统、NH3喷射系统、吹灰系统及相关的测试控制系统。
我公司主要提供的内容:
SCR的系统设计;支撑设计;吹灰系统的设计与生产;催化剂的代理销售。
3.3SCR系统布置工艺:
SCR系统主要有三种布置工艺:高粉尘布置、低粉尘布置及反应器末端布置。我公司主要采用高粉尘布置,其工艺图如下:
3.4 催化剂反应器布置方式:
SCR工艺的核心装置是催化剂反应器,有水平和垂直气流两种布置方式,如图所示。在燃煤锅炉中,烟气中的含尘量很高,一般采用垂直气流方式:
3.5 SCR催化剂的型式:
催化剂主要为三种型式:蜂窝式、 波纹式及板式.
平板式催化剂一般是以不锈钢金属网格为基材负载上含有活性成份的载体压制而成;
蜂窝式催化剂一般是把载体和活性成份混合物整体挤压成型;
波纹状催化剂外形如起伏的波纹,从而形成小孔。加工工艺是先制作玻璃纤维加固的TiO2 基板,再把基板放到催化活性溶液中浸泡,以使活性成份能均匀吸附在基板上。
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