SCR和SNCR脫硝技術(shù)

1、SCR和SNCR脫硝技術(shù)SCR和SNCR脫硝技術(shù)SCR和SNCR脫硝技術(shù)SCR脫硝技術(shù)SCR裝置運(yùn)行原理如下:氨氣作為脫硝劑被噴入高溫?zé)煔饷撓跹b置中，在催化劑的作用下將煙氣中NOx分解成為N2和H20,其反應(yīng)公式如下：催化劑4N0+4NH3+024N2+6H20催化劑NO+N02+2NH3-2N2+3H20一般通過使用適當(dāng)?shù)拇呋瘎鲜龇磻?yīng)可以在200450C的溫度范圍內(nèi)有效進(jìn)行，在NH3/NO=1的情況下，可以達(dá)到8090%的脫硝效率。煙氣中的NOx濃度通常是低的,但是煙氣的體積相對很大,因此用在SCR裝置的催化劑一定是高性能。因此用在這種條件下的催化劑一定滿足燃煤鍋爐高可靠性運(yùn)行的要求。煙

2、氣脫硝技術(shù)特點(diǎn)SCR脫硝技術(shù)以其脫除效率高,適應(yīng)當(dāng)前環(huán)保要求而得到電力行業(yè)高度重視和廣泛的應(yīng)用。在環(huán)保要求嚴(yán)格的發(fā)達(dá)國家例如德國，日本，美國，加拿大，荷蘭，奧地利，瑞典，丹麥等國SCR脫硝技術(shù)已經(jīng)是應(yīng)用最多、最成熟的技術(shù)之一。根據(jù)發(fā)達(dá)國家的經(jīng)驗(yàn)，SCR脫硝技術(shù)必然會成為我國火力電站燃煤鍋爐主要的脫硝技術(shù)并得到越來越廣泛的應(yīng)用。圖1為SCR煙氣脫硝系統(tǒng)典型工藝流程簡圖。省煤器旁路行煤器靜態(tài)氣體混合器嵐氣/空氣混合器：1inrnni噴公格柵液數(shù)罐車電蒸發(fā)器空氣他熱飆/煙氣滬混合器3CR電除塵器圖1SCR煙氣脫硝系統(tǒng)典型工藝流程簡圖SCR脫硝系統(tǒng)一般組成圖1為SCR煙氣脫硝系統(tǒng)典型工藝流程簡圖，SC

3、R系統(tǒng)一般由氨的儲存系統(tǒng)、氨與空氣混合系統(tǒng)、氨氣噴入系統(tǒng)、反應(yīng)器系統(tǒng)、省煤器旁路、SCR旁路、檢測控制系統(tǒng)等組成。液氨從液氨槽車由卸料壓縮機(jī)送人液氨儲槽，再經(jīng)過蒸發(fā)槽蒸發(fā)為氨氣后通過氨緩沖槽和輸送管道進(jìn)人鍋爐區(qū)，通過與空氣均勻混合后由分布導(dǎo)閥進(jìn)入SCR反應(yīng)器內(nèi)部反應(yīng)，SCR反應(yīng)器設(shè)置于空氣預(yù)熱器前，氨氣在SCR反應(yīng)器的上方，通過一種特殊的噴霧裝置和煙氣均勻分布混合，混合后煙氣通過反應(yīng)器內(nèi)催化劑層進(jìn)行還原反應(yīng)。SCR系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)主要有反應(yīng)器入口NOx濃度、反應(yīng)溫度、反應(yīng)器內(nèi)空間速度或還原劑的停留時(shí)間、NH3/NOx摩爾比、NH3的逃逸量、SCR系統(tǒng)的脫硝效率等。氨儲存、混合系統(tǒng)每個(gè)SCR反應(yīng)

4、器的氨儲存系統(tǒng)由一個(gè)氨儲存罐，一個(gè)氨氣/空氣混合器,兩臺用于氨稀釋的空氣壓縮機(jī)（一臺備用）和閥門，氨蒸發(fā)器等組成。氨儲存罐可以容納15天使用的無水氨，可充至85%的儲罐體積,裝有液面儀和溫度顯示儀。液氨汽化采用電加熱的方式,同時(shí)保證氨氣/空氣混合器內(nèi)的壓力為350kPa。NH3和煙氣混合的均勻性和分散性是維持低NH3逃逸水平的關(guān)鍵。為了保證煙氣和氨氣在煙道分散好、混合均勻，可以通過下面方式保證混合:在反應(yīng)器前安裝靜態(tài)混合器;增加NH3噴入的能量;增加噴點(diǎn)的數(shù)量和區(qū)域;改進(jìn)噴射的分散性和方向;在NH3噴入后的煙道中設(shè)置導(dǎo)流板;同時(shí)還應(yīng)根據(jù)冷態(tài)流動模型試驗(yàn)結(jié)果和數(shù)學(xué)流動模型計(jì)算結(jié)果對噴氨系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

5、進(jìn)行優(yōu)化。噴氨系統(tǒng)噴氨系統(tǒng)根據(jù)鍋爐負(fù)荷、反應(yīng)器入口NOx濃度、反應(yīng)器出口NOx濃度測量的反饋信號，控制氨的噴入量。反應(yīng)器系統(tǒng)SCR反應(yīng)器采用固定床形式,催化劑為模塊放置。反應(yīng)器內(nèi)的催化劑層數(shù)取決于所需的催化劑反應(yīng)表面積。典型的布置方式是布置二至三層催化劑層。在最上一層催化劑層的上面,是一層無催化劑的整流層,其作用是保證煙氣進(jìn)入催化劑層時(shí)分布均勻。通常,在第三層催化劑下面還有一層備用空間，以便在催化劑活性降低時(shí)加入第四層催化劑層。在反應(yīng)器催化劑層間設(shè)置吹灰裝置,定時(shí)吹灰,吹掃時(shí)間30120分鐘,每周12次。如有必要,還應(yīng)進(jìn)行反應(yīng)器內(nèi)部的定期清理。反應(yīng)器下設(shè)有灰斗,與電廠排灰系統(tǒng)相連，定時(shí)排灰。省

6、煤器和反應(yīng)器旁路系統(tǒng)在省煤器前和反應(yīng)器之間設(shè)置旁路,稱之為省煤器旁路。當(dāng)鍋爐負(fù)荷降低，煙氣流曷減少，進(jìn)入反應(yīng)器的煙氣溫度低于要求值時(shí)，旁路開通，向反應(yīng)器導(dǎo)入高溫?zé)煔?提高反應(yīng)器內(nèi)的溫度。此外,在反應(yīng)器入口和出口間裝有一個(gè)大的旁路,稱之為反應(yīng)器旁路。反應(yīng)器旁路的作用是:鍋爐負(fù)荷降低時(shí)使用。例如開機(jī)和停機(jī)時(shí)使用，低負(fù)荷時(shí)使用和季節(jié)性使用。以防止低溫造成催化劑中毒及催化劑污染。所有SCR系統(tǒng)旁路的插板門均要保證零泄露。催化劑催化劑是電廠SCR工藝的核心，它約占其投資的1/3。為了使電站安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，對SCR工藝使用的催化劑應(yīng)達(dá)到下列要求：低溫度時(shí)在較寬溫度范圍具有較高的活性高選擇性（S02向S03

7、轉(zhuǎn)換率和其他方面作用低即副反應(yīng)少）對二氧化硫（S02）、鹵族酸（HC1,HF）和堿金屬（Na20、K20）和重金屬（如As）具有化學(xué)穩(wěn)定性克服強(qiáng)烈溫度波動的穩(wěn)定性對于煙道壓力損失小壽命長、成本低理想的催化劑應(yīng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：L高活性；2.抗中毒能力強(qiáng)；3.好的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨損性；4.有合適的工作溫度區(qū)間。SCR測量控制系統(tǒng)反應(yīng)溫度控制在一定溫度范圍內(nèi)，隨反應(yīng)溫度提高,NOx脫除率急劇增加,脫硝率達(dá)到最大值時(shí)，溫度繼續(xù)升高會使NH3氧化而使脫硝率下降；反應(yīng)溫度過低，煙氣脫硝反應(yīng)不充分，易產(chǎn)生NH3的逃逸。因此要對SCR系統(tǒng)入口煙氣溫度進(jìn)行監(jiān)測并通過調(diào)節(jié)省煤器旁路開度控制SCR系統(tǒng)入口煙氣溫度氨量控

8、制在NH3/NOx摩爾比小于1時(shí)，隨NH3/NOx摩爾比增加,脫硝效率提高明顯；NH3投入量超過需要量，NH3會造成二次污染，一般控制NH3/NOX摩爾比在1.0左右。NH3的流量控制閥調(diào)節(jié)控制NH3的流量,控制系統(tǒng)根據(jù)反應(yīng)器入口NOx的濃度、煙氣流量、反應(yīng)器出口所要求NOx的排放濃度和氨的逃逸濃度計(jì)算出氨的供給流量。為保證人身和設(shè)備安全,發(fā)生下列情況,氨氣閥門自動關(guān)閉:低的煙氣流量；高的氨氣/空氣比;催化劑入口煙氣溫度過高;催化劑入口煙氣溫度過低;沒有來自鍋爐的運(yùn)行允許信號;啟動急停開關(guān)。氨稀釋空氣流量控制氨稀釋用空氣流量在SCR系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)被設(shè)定好，不再調(diào)整。兩臺空氣壓縮機(jī)，一臺備用。當(dāng)?shù)?

9、臺空氣壓縮機(jī)輸出氣體壓力低于設(shè)定值或發(fā)生故障時(shí),第2臺空氣壓縮機(jī)自動啟動氨氣蒸發(fā)器氨氣蒸發(fā)器與儲罐為一體化結(jié)構(gòu),加熱器放置在無水氨的液體中，通過氨儲罐內(nèi)的壓力控制加熱器。當(dāng)儲罐內(nèi)的壓力低于設(shè)定壓力時(shí),加熱器通電加熱液氨;加熱器過熱則斷電保護(hù)。SNCR脫硝技術(shù)SNCR脫硝技術(shù)是將NH3、尿素等還原劑噴入鍋爐爐內(nèi)與NOx進(jìn)行選擇性反應(yīng)，不用催化劑，因此必須在高溫區(qū)加入還原劑。還原劑噴入爐膛溫度為850的區(qū)域，迅速熱分解成NH3,與煙氣中的NOx反應(yīng)生成N2和水，該技術(shù)以爐膛為反應(yīng)器。SNCR煙氣脫硝技術(shù)的脫硝效率一般為30%80%,受鍋爐結(jié)構(gòu)尺寸影響很大。采用SNCR技術(shù)，目前的趨勢是用尿素代替氨

10、作為還原劑。1、技術(shù)原理在8501100C范圍內(nèi)，NH3或尿素還原NOx的主要反應(yīng)為：NH3為還原劑4NH3+4N0+02-*4N2+6H20尿素為還原劑NO+CO(NH2)2+1/202-2N2+C02+H202、系統(tǒng)組成SNCR系統(tǒng)煙氣脫硝過程是由下面四個(gè)基本過程完成：接收和儲存還原劑；在鍋爐合適位置注入稀釋后的還原劑；還原劑的計(jì)量輸出、與水混合稀釋；還原劑與煙氣混合進(jìn)行脫硝反應(yīng)。3、技術(shù)特點(diǎn)技術(shù)成熟可靠，還原劑有效利用率高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定設(shè)備模塊化，占地小，無副產(chǎn)品，無二次污染煙氣脫硝系統(tǒng)構(gòu)成4、脫硝系統(tǒng)基本流程和添加劑效果基于純氨、氨水和尿素的溶液(比如satamin和carbamin二次

11、添加劑)目前在很大程度上比較流行。通過選擇性非催化還原法，氨基在800C-1050C時(shí)N0生成氮?dú)夂退魵猓篘H2+N0H2O+N2當(dāng)使用含氨化合物的水溶液時(shí)，化合物分解就會釋放出氨氣。換言之，只有在霧化流體蒸發(fā)后氨氣才可以從含氨化合物中揮發(fā)出來。自由基之間的反應(yīng)選擇性并不是很強(qiáng)。因此充足的脫除添加劑還是必要的。圖1顯示了煙氣溫度950C時(shí)化學(xué)配比因子NSR與NOx脫除量的關(guān)系。%】 U,23P 宅ON5、流程設(shè)計(jì)和裝置描述燃料添加劑貯存加料裝置Satamin添加劑是一種專利產(chǎn)品。根據(jù)鍋爐大小和每年的燃料消耗量，Satamin添加劑一般以每桶200,500和1000公升桶裝形式供給。對于大型裝

12、置，一般設(shè)置一個(gè)較大的儲罐和加料控制器，Satamin和Carbamin是低氨水溶液。因而，在貯料箱的充料過程中，或萬一貯料箱遭到破壞，在儲存位置附近將不會有有毒氣體逸出。儲罐中放置一個(gè)夾層箱或貯存箱足夠使用。如果設(shè)備放在室外，貯料箱要考慮伴熱或保溫，放液區(qū)要作防水處理。在充料過程中必須關(guān)閉雨水排水閥。罐車?yán)脡嚎s氣來卸液。當(dāng)往NOx脫除車間輸送脫除添加劑時(shí)，需要使用磁耦合泵和潛液泵。6、混合和分配系統(tǒng)還原劑用水稀釋?？梢允褂米詠硭蚓畞硐♂孲atamin和Carbamin還原劑。如果燃料中沒有加入防止高低溫腐蝕的添加劑，可以通過混合和分配系統(tǒng)加入注入系統(tǒng)稀釋后還原劑的加料系統(tǒng)依賴于燃燒室的

13、幾何尺寸。帶有單相噴嘴的水冷噴槍在鍋爐的應(yīng)用中非常成功。雙相噴嘴使用壓縮空氣的噴槍適合于層燃鍋爐。7、二次排放燃燒富硫燃料（0.5%的5）,溫度小于350C時(shí)，煙氣中高的NH3濃度能夠形成硫酸氨。和硫酸氫氨不一樣，硫酸氨是一種無污染的副產(chǎn)物。在溫度小于160C時(shí)，硫酸氫氨的形成與煙氣中S03量和NH3量有關(guān)。硫酸氫氨容易導(dǎo)致?lián)Q熱器表面結(jié)垢腐蝕。但是，通過使用配制合理的脫除添加劑（Satamin和Carbamin產(chǎn)品），就可以避免硫酸氫氨的形成。改進(jìn)后的SNCR裝置氨排放允許值依賴于鍋爐大小，為5-30mg/m3oNOx脫除裝置的設(shè)計(jì)是根據(jù)使用添加劑satamin和carbamin,該系統(tǒng)不影響

14、鍋爐效率。反應(yīng)熱量與稀釋水蒸發(fā)熱量相當(dāng)。SNCR和SCR的區(qū)別SNCR的反應(yīng)劑采用爐膛內(nèi)噴射,不需特殊預(yù)留空間。SNCR不采用催化劑系統(tǒng)不存在壓力損失且不會對下游設(shè)備造成影響。SNCR和SCR是目前煙氣脫硝的常用技術(shù)，SNCR和SCR相比具有以下特點(diǎn)。第一，SNCR和SCR最大的不同在于脫硝過程中不使用催化劑，且不導(dǎo)致S02/S03氧化，故造成空預(yù)器堵塞的機(jī)會非常小。第二，整個(gè)過程沒有壓力損失，因此不需提高引風(fēng)機(jī)壓頭，特別是改造機(jī)組不需對引風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造，既節(jié)省了投資又縮短了建設(shè)工期。第三，SNCR所需設(shè)備占地面積小，且相對于SCR設(shè)備簡單，施工量減少，縮短了工程實(shí)施時(shí)間，對于改造機(jī)組而言，在場

15、地限制較大的情況下更便于工程實(shí)施。第四，SNCR工藝整個(gè)還原過程在鍋爐內(nèi)部進(jìn)行,不需要另外設(shè)立反應(yīng)器。還原劑通過安裝在鍋爐墻壁上的噴嘴噴入煙氣中。噴嘴布置在燃燒室和省煤器之間的過熱器區(qū)域，鍋爐的熱量為反應(yīng)提供了能量，使NOX在這里被還原。反應(yīng)器、反應(yīng)器支撐鋼結(jié)構(gòu)及其附屬煙道的取消，降低了較大一部分投資，減少了大部分安裝工作，而且更便于日后的檢修、維護(hù)工作。下面對兩種脫硝技術(shù)進(jìn)行簡單對比。1 .脫硝效率、工程造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用低碳燃燒技術(shù)的脫硝效率約在25%40%,工程造價(jià)較低，運(yùn)行費(fèi)用較低;SNCR技術(shù)的脫硝效率約在25%40%,工程造價(jià)低，運(yùn)行費(fèi)用中等；LNB+SNCR技術(shù)脫硝效率約在40%70%,工程造價(jià)中等，運(yùn)行費(fèi)用中等；SCR技術(shù)脫硝效率在80%90%,工程造價(jià)較高，運(yùn)行費(fèi)用中等。2 .