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    锅炉脱硝

    SCR脱硝工艺简介:

        选择性催化还原法(Selective Catalytic ReductionSCR)是指在催化剂的作用下,利用还原剂(如NH3)“有选择性”地与烟气中的NOx反应并生成无毒无污染的N2H2O。选择性是指在烟气脱硝过程中烟气脱硝催化剂有选择性地将NOx还原为氮气,而烟气中的SO2极少地被氧化成SO3。这就叫选择性 在不添加催化剂的条件下,氨与氮氧化物的化学反应温度为900℃,如果加入氨,部分氨会在高温下分解。如果加入催化剂,反应温度可以降低到180-400℃。 催化剂一般选用TiO2为基体的V2O5WO3 混合物;具体配方根据烟气参数确定。

    SCR脱硝工艺流程图:

     

        SCR工艺系统流程主要由贮氨、混氨、喷氨、反应塔(催化剂)系统、烟道及控制系统等组成。液氨由汽车运至液氨储罐储藏,无水液氨的储存压力取决于储罐的温度(例如20℃时压力为1MPa),液氨经过蒸发器加热为氨气,再通过减压阀进入氨气缓冲罐,稀释风机通过氨气混合器与氨气成一定比例混合,其作用一是稀释氨气,二是增加反应器处氧含量。经稀释的氨气通过喷氨系统中喷嘴进入到烟道格栅中,与原烟气混合,在催化剂作用下,烟气中的氮氧化物与氨气发生化学反应。当反应塔故障需停下检修时,烟气从反应塔前设置的100%烟气旁路通过,可使锅炉连续正常运行。

    SCR脱硝技术原理:

        SCR法以氨气为还原物,以氨储罐、盛放催化剂的容器以及还原剂为主要的反应装置。烟气中氮氧化物是重要的大气污染物之一,其主要组成成分是一氧化氮和二氧化氮,其中一氧化氮的比例最大,可达93%,因此脱硝反应通常都是以一氧化氮、氨气还有氧气为反应物,生成氮气和水。

        除了以上主要反应以外,还会产生一些有害物质,烟气中的二氧化硫、氨和氧气反应生成硫酸铵等有害物质。催化剂在这些反应中可以起到提高活性、加快反应速度的作用,尤其是对于一氧化氮的还原反应有着非常明显的作用;来自烟气的氧气在这些反应中起到很大的作用,整个反应都需要有氧气源源不断地供应才能维持反应持续进行。

    SCR技术中想要保证反映的顺利进行,就必须要将SCR区域温度控制在290430℃,温度过高过低都不可以,过低会导致反应物硫酸铵产生结晶现象,进而覆盖在催化剂表面,降低催化剂的活性,而温度过高则会造成催化剂高温烧结进而失活,降低脱硝效率。

    SCR脱硝系统构成:

    SCR脱硝系统的主要组成部分包括:催化剂反应器系统、烟道系统、还原剂氨储存系统及还原剂氨注入系统。

    SCR反应器本体:

    SCR反应器本体依烟气流向可分为喷氨段、混合段、均流段、反应段。SCR脱硝效率与以下因素有关:催化剂质量;反应温度;停留时间;氨氮比;氨气与烟气混合均匀程度;烟气在SCR反应器内分布均匀程度。

    为达到较高的脱硝效率,设计每个功能段时必须考虑以上因素,每个环节均优化设计。在本项目中,设计进入SCR系统的烟气温度为300-400℃。

    立式SCR反应器上方烟气流向需要转900,均流器前烟道不仅短,而且也有多个影响气流的局部构件。安装均流器空间小,为使进入催化剂层的烟气分布均匀,均流器采用导流板加均流格栅板形式,导流板和格栅板依据CFD数值模拟计算结果进行设计。保证进入催化剂层的烟气流速均匀程度<0.2

    催化剂:

    目前常用的催化剂形式主要为蜂窝式和板式。 蜂窝式是目前市场占有份额最高的催化剂形式,其特点是单位体积的催化剂活性高,达到相同脱硝效率所用的催化剂体积较小,适合灰分低于30g/m3,灰粘性较小的烟气环境。

    板式催化剂的市场占有份额仅次于蜂窝式催化剂。板式催化剂以金属板网为骨架,比表面积较小。此种催化剂的特点是:具有较强的抗腐蚀和防堵塞特性,适合于含灰量高及灰粘性较强的烟气环境。缺点是单位体积的催化剂活性低、相对荷载高、体积大,使用的钢结构多。

    SCR建议采用立式结构,在SCR本体内自上至下可布置3层催化剂,3层催化剂采用2+1配置方式,初期布置二层催化剂,预留增加一层催化剂位置,一层为催化剂经过长时间的运行,脱硝效率下降,无法达到排放要求,可在预留位置再安装一层催化剂。

    催化剂的选用及反应时间是影响脱硝效率的主要因素,为保证成功实施,采用已有成功应用业绩的催化剂,催化剂的数量严格按厂家要求进行设计,并适当考虑余量。催化剂使用寿命为24000小时。

    燃煤/燃油锅炉烟气脱硫脱硝工程案例:

    工艺流程: SCR脱硝+电除尘器+脱硫

    氮氧化物的形成机理分析:

    煤燃烧时所形成的NOx可分为三种,即热力型NOx、燃料型和在火焰边缘形成的快速型NOx。快速型NOx可用Fenimore机理解释,一般只在燃用不含氮的碳氢燃料时才予考虑,它的生成也比前两种少得多。

    热力型NOx的形成速率可根据Zeldovich机理进行估算,其简化方程:

    其中:B=5.74×1011m3/2/(mol1/2·s),E/R=66900K,根据流化床的运行温度范围和氧浓度水平,热力型形成速率很低,即使不考虑各种分解还原过程其平衡浓度也很低,故一般也可以不予考虑。 

    燃料氮形成的NO占流化床燃烧方式NOx总排放的95%以上。无论是挥发燃烧中还是焦炭燃烧阶段都形成了大量的NO,燃烧过程的燃料氮平衡可用图1表示。燃料氮的转化率主要受温度、过量空气系数(富余氧浓度)和燃料含氮量的影响。一般在10%-45%的范围内。

    生物质锅炉工程案例:

    工艺流程:SCR脱硝+除尘+FGD脱硫

    脱硫脱硝原理:

    生物质锅炉的燃料是生物质燃料,生物燃料燃烧会排放大量的氮氧化物,氮氧化物不但污染环境,还会对人体健康造成一定的伤害。脱硝指的就是去除烟气中氮氧化物的过程。

    生物质锅炉脱硝,我公司采用的是SCR选择性催化还原技术,是在催化剂的作用下,通过加氨(NH3)可以把NOx转化成空气中天然含有的氮气(N2)和水,由于NH3可以“选择性的”和NOx反应而不是被氧气(O2)氧化,因此反应被称为具有“选择性”。

    主要反应方程式如下:

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

              6NO + 4NH3→5N2 + 6H2O

              2NO2 + 4NH3 + O2→3N2 + 6H2O

              6NO2 + 8NH3→7N2 + 12H2O

              NO + NO2 + 2NH3→2N2 + 3H2O

    除上述反应之外,在条件改变时,还可能发生以下副反应:

              4NH3 + 3O2→2N2 + 6H2O

              4NH3 + 5O2→4NO + 6H2O

              2NH3→N2 + 3H2

              SO3 + 2NH3 + H2O→(NH4)2SO4

              SO3 + NH3 + H2O→NH4HSO4

    脱硫脱硝效率≧99.5%

    SO2NOX浓度≦10mg/Nm3

    脱硫除尘器阻力:<2000pa

    液气比:1.5L/M3

    塔内循环水量:60m3/h

    供水压力:≧3.0kg/cm2

    焦炉烟气脱硫脱硝工程案例:

    工艺流程:FGD脱硫+除尘+SCR脱硝

    焦炉烟气被引风机引入工艺系统,先脱硫除SO2,后除尘脱硝,再脱除颗粒物和NOx,最后经引风机增压回送至焦炉烟囱根部(见图)。

    该工艺主要由以下系统组成:

    脱硫系统由脱硫塔及脱硫溶液制备系统组成。Na2CO3溶液通过定量给料装置和溶液泵送到脱硫塔内雾化器中,形成雾化液滴,与SO2发生反应进行脱硫,脱硫效率可达90%。脱硫剂喷入装置与系统进出口SO2浓度联锁,随焦炉烟气量及SO2浓度的变化自动调整脱硫剂喷入量。

    核心设备为烟气除尘、脱硝及其热解析一体化装置,包括由下至上集成在一个塔体内的除尘净化段、解析喷氨混合段和脱硝反应段。

    氨系统负责为烟气脱硝提供还原剂,可使用液氨或氨水蒸发为氨气使用。

    热解析系统负责为脱硝装置内的催化剂提供380-400℃高温解析气体,分解黏附在催化剂表面的硫酸氢铵,净化催化剂表面。

    脱硫脱硝原理:

    采用半干法脱硫工艺,使用Na2CO3溶液为脱硫剂,其化学反应式为:

              Na2CO3+SO2→Na2SO3+CO2(1)

              2Na2SO3+O2→2Na2SO4(2)

              脱硝采用NH3-SCR法,即在催化剂作用下,还原剂NH3选择性地与烟气中NOx反应,生成无污染的N2和H2O随烟气排放,其化学反应式如下:

              4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O (3)

    天然气锅炉烟气脱硫脱硝工程案例:

    工艺流程:脱硝反应器+喷氨格栅+空气预热器+静电除尘器:

    天然气主要成分为烷烃,其中甲烷占绝大多数,同时也含有微量的氮杂质。天然气燃烧温度很高,空气中的氮气在高温条件下氧化生成的氮氧化物。

    SCR脱硝系统由SCR反应器及附属系统、氨储存处理系统和氨注入系统三个子系统所组成。

    氨水储存系统包括氨水卸料泵、氨水储罐等。

    氨水注入系统包括氨蒸发器、氨气缓冲罐、氨气稀释槽、废水泵。

    SCR反应器和附属系统由挡板门、氨注入格栅、SCR反应器、催化剂、吹灰系统和烟道等组成。

    脱硝分为燃烧前脱硝、燃烧过程脱硝、燃烧后脱硝。

    SCR脱硝技术是在催化剂作用下,用选择性还原剂(氨或尿素)将NOX还原为无害的氮气和水蒸气,是目前国际上技术最成熟、应用最广泛的烟气脱硝技术,NOX脱除效率80-90%。

    SNCR脱硝工艺简介:

    SNCR脱硝技术即选择性非催化还原(Selective Non-Catalytic Reduction,以下简写为SNCR)技术,是一种不用催化剂,在850~1100℃的温度范围内,将含氨基的还原剂(如氨水,尿素溶液等)喷入炉内,将烟气中的NOx还原脱除,生成氮气和水的清洁脱硝技术。

    在合适的温度区域,且氨水作为还原剂时,其反应方程式为:

    4NH3 + 4NO + O2→4N2 + 6H2O (1)

    然而,当温度过高时,也会发生如下副反应:

    4NH3 + 5O2→4NO + 6H2O(2)

    SNCR烟气脱硝技术的脱硝效率一般为30%~80%,受锅炉结构尺寸影响很大。

    采用SNCR技术,目前的趋势是用尿素代替氨作为还原剂。

    SNCR脱硝原理:

    SNCR 技术脱硝原理为: 

    850~1100℃范围内,NH3或尿素还原NOx的主要反应为:

    NH3为还原剂:  

    4NH3 + 4NO +O2 → 4N2 + 6H2O

    尿素为还原剂 : 

    NO+CO(NH2)2 +1/2O2 → 2N2 + CO2 + H2O

    当温度高于1100℃时, NH3则会被氧化为

    4NH3+5O2→4NO+6H2O

    不同还原剂有不同的反应温度范围,此温度范围称为温度窗。NH3的反应最佳温度区为 850~1100℃。当反应温度过高时,由于氨的分解会使NOx还原率降低,另一方面,反应温度过低时,氨的逃逸增加,也会使NOx还原率降低。NH3是高挥发性和有毒物质,氨的逃逸会造成新的环境污染。

    引起SNCR系统氨逃逸的原因有两种,一是由于喷入点烟气温度低影响了氨与NOx的反应;另一种可能是喷入的还原剂过量或还原剂分布不均匀。还原剂喷入系统必须能将还原剂喷入到炉内最有效的部位,因为NOx在炉膛内的分布经常变化,如果喷入控制点太少或喷到炉内某个断面上的氨分布不均匀,则会出现分布较高的氨逃逸量。在较大的燃煤锅炉中,还原剂的均匀分布则更困难,因为较长的喷入距离需要覆盖相当大的炉内截面。为保证脱硝反应能充分地进行,以最少的喷入NH3量达到最好的还原效果,必须设法使喷入的NH3与烟气良好地混合。

    SNCR脱硝系统组成:

     SNCR(喷氨)系统主要由卸氨系统、罐区、加压泵及其控制系统、混合系统、分配与调节系统、喷雾系统等组成。 

     SNCR系统烟气脱硝过程是由下面四个基本过程完成;

      接收和储存还原剂;在锅炉合适位置注入稀释后的还原剂;

      还原剂的计量输出、与水混合稀释;还原剂与烟气混合进行脱硝反应。

    SNCR脱硝工艺流程:

    SNCR脱硝特点:

      1.系统简单,占地面积小

      2.投资成本少,运行费用低

      3.适合各种燃料的锅炉

      4.全自动高效控制,自动跟踪最佳温度区间;

      5.模块化的供给系统,使得系统安装、操作和维护简单。

      6.应用范围广,适用与新建生产线和老生产线改造。

         SNCR脱硝设备:

    水泥回转窑烟气脱硝工程案例:

    工艺流程主要包括尿素储备、管道输送、计量分配、喷射等。

    水泥回转窑脱硝技术分析:

    新型干法水泥回转窑上可采用NOx控制技术主要有以下几种:一是低氮燃烧技术,包括采用低NOx的燃烧器、分级燃烧和优化窑和分解炉的燃烧制度等;二是采用可替代燃料,降低用煤量,从而降低NOx的生成。然而,即使把上述两种措施全部使用起来,事实上水泥窑的NOx排放很难达到理想的排放浓度。采用烟气脱硝技术-选择性非催化还原(Selective Non-Catalytic Reduction,简称SNCR)脱硝法是一个非常有效的降低NOx排放量的途径。

    SNCR脱硝技术是目前最成熟的水泥脱硝技术,不仅对窑炉的适应性好,一次性投资费用也比较低,在水泥行业整体不景气的情况下,比较容易被水泥生产企业所接受。整体系统看起来也相对简单,占地面积小,方便灵活布置,只要在系统设计时,充分考虑好业主的使用条件,把一些细节的问题处理好,相信SNCR脱硝技术会被行业所认可。

    水泥窑烟气NOX生成:

    水泥行业的回转窑在物料烧成过程中,会产生大量烟气,烟气中含大量NOX。其中NOX的主要成分是NO和NO2(NO约占95%),水泥窑生成NOX主要有两种形成机理;(1)热力型NOX;(2)燃料型NOX。水泥生产中,热力型NOX的排放是主要的,浓度约1500~2600mg/Nm3;燃料型NOX浓度约800~1300mg/Nm3;平均约1100mg/Nm3。

    回转窑脱硝案例:

    电话:0311-68123084

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