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選擇性催化還原法(SCR)煙氣脫硝技術(shù)
氮氧化物(NOX)的生成機理
煤燃燒產(chǎn)生的NOX的生成途徑主要有3類:
◇ 熱力型 :燃燒用空氣中的氮氣與氧氣在高溫下氧化而生成。
◇ 快速型 :燃料中的碳?xì)浠衔镌谌剂蠞舛容^高的區(qū)域燃燒時所產(chǎn)生的烴與空氣中的氮氣發(fā)生反應(yīng),形成的CN和HCN等化合物繼續(xù)被氧化而生成。
◇ 燃料型 :燃料中氮的化合物在燃燒過程中熱分解,進一步被氧化而生成。
氮氧化物(NOX)污染控制技術(shù)
根據(jù)NOX生成機理,采取的控制措施分為2大類:
◇ 采用低氮燃燒技術(shù):抑制燃燒過程中NOX的生成。
例如:低氮燃燒器、空氣分級燃燒、燃料分級燃燒。
◇ 煙氣脫硝法:對生成的NOX進行處理。
例如:選擇性催化還原(SCR)、選擇性非催化還原(SNCR) 、SCR/SNCR混合法。
選擇性催化還原法(SCR)
選擇性催化還原法(Selective Catalytic Reduction,簡稱SCR)在一定的反應(yīng)溫度條件下,使煙氣中的 NOX和還原劑NH3在催化劑作用下發(fā)生還原反應(yīng),生成產(chǎn)物為無毒無污染的N2和H2O。
反應(yīng)器的布置方式(高溫高塵布置)
SCR脫硝主要技術(shù)指標(biāo)
脫硝效率 ≥80%
氨逃逸率 ≤3 ppm
SO2/SO3轉(zhuǎn)換率 ≤1%
系統(tǒng)阻力 ≤1000 Pa(3層)
催化劑壽命 ≥16000 / 24000 h
清灰設(shè)備的選擇
聲波清灰器 |
耙式蒸汽清灰器 |
SCR系統(tǒng)組成
尿素?zé)峤饧夹g(shù)在SCR脫硝工程中的應(yīng)用
工藝操作簡潔可靠,基本不需人力和維護,不需備用設(shè)備。
◇ 尿素系統(tǒng)不需防火和安全間距,占地面積小。
◇ 低量油耗或無油耗,運行費用低。
◇ 負(fù)荷變化的跟隨能力強,響應(yīng)時間短至5~30秒。
◇ 停止加氨后,系統(tǒng)中無氨的駐留,無氨泄漏的困擾。
◇ 無高壓設(shè)備、無腐蝕、無氨爆炸濃度之慮。
◇ 完全沒有安全隱患。
尿素?zé)峤夤に嚵鞒?/FONT>
熱量來源(315~540℃熱風(fēng))
選擇性非催化還原法(SNCR)
SNCR基本原理
選擇性非催化還原法(Selective Non-Catalytic Reduction,簡稱SNCR)是在不需要催化劑的情況下,將氨基還原劑(尿素/氨水)噴入溫度為850℃~1250℃的煙氣中,還原劑有選擇性地與煙氣中的氮氧化物(NOX)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),使NOX還原生成氮氣(N2)和水(H2O)的方法。
主要的化學(xué)反應(yīng):
以氨水為還原劑:4NH3+4NO+O2=4N2+6H2O
以尿素為還原劑:CO (NH2)2 + 2NO + 1/2O2 = 2N2 + CO2 + 2H2O
NCR示意圖
SNCR脫硝工藝是以爐膛、分離器為反應(yīng)器進行煙氣脫硝反應(yīng)。
還原劑通過安裝在CFB鍋爐分離器入口或屏式過熱器區(qū)域的噴嘴噴入爐膛,還原劑與煙氣混合發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
SNCR工藝流程圖
尿素溶液制備與存儲系統(tǒng)
顆粒尿素溶解罐
高流量循環(huán)模塊(HFD)+背壓控制閥(PCV)
HFD用于輸送一定壓力及流量的還原劑溶液,并與還原劑溶液儲罐形成循環(huán)回路。
PCV用于調(diào)節(jié)循環(huán)回路所需的穩(wěn)定流量和壓力。
設(shè)備:過濾器、2臺多級離心泵、在線電加熱器、壓力控制閥以及用于遠(yuǎn)程控制和監(jiān)測循環(huán)系統(tǒng)的壓力、溫度、流量以及濃度等的儀表。
高流量循環(huán)模塊
稀釋計量模塊(DW-DM)
MDM能夠精確測量并獨立控制輸送到每個噴射器的還原劑溶液。
設(shè)備:過濾器,溫度、壓力、流量監(jiān)測儀表,控制閥門等。
分配模塊(MDM)
MDM能夠精確測量并獨立控制輸送到每個噴射器的還原劑溶液。
設(shè)備:過濾器,溫度、壓力、流量監(jiān)測儀表,控制閥門等。
噴射系統(tǒng)
前墻短噴射槍 |
兩側(cè)墻長噴射槍 |
DCS / PLC控制系統(tǒng) |
SNCR控制系統(tǒng) |
SNCR技術(shù)特點
◆ 優(yōu)點:
◇ 不使用催化劑、不增加系統(tǒng)阻力、不受煤種影響
◇ 系統(tǒng)簡單、投資少、占地面積小、施工時間短
◇ 操作方便、運行費用低
◇ 無高壓設(shè)備、無腐蝕、完全沒有安全隱患
關(guān)鍵技術(shù)
1、計算機模擬技術(shù)。
包括計算機模擬流體動力技術(shù)(CFD)和化學(xué)動力模型技術(shù)(CKM)。
利用CFD 軟件模擬鍋爐內(nèi)煙氣流場和溫度場。
利用CKM 模型計算還原劑與NOX的反應(yīng)速度。
根據(jù)計算結(jié)果,確定在不同鍋爐負(fù)荷和不同煤種條件下爐膛內(nèi)****溫度區(qū)域,確定更佳的噴射器布置方案。
2、具有高霧化性能的噴射器。
噴射器使用壓縮空氣作為霧化介質(zhì),將脫硝劑霧滴導(dǎo)入煙氣流中。
該噴射器產(chǎn)生的液滴尺寸小、分布均勻、滲透力強,保證了脫硝劑能夠與煙氣中NOX的充分接觸,從而獲得較高的脫硝效率和較低的氨逃逸率。
3、伸縮式多噴嘴管式噴射器
多噴嘴管式噴射器能夠使脫硝劑直接均勻地噴射在煙氣流中,進一步提高了脫硝效率、降低氨逃逸率。
4、先進的監(jiān)視手段及專門的工藝控制技術(shù)
溫度監(jiān)測系統(tǒng)是一個能夠連續(xù)測量光學(xué)溫度計,溫度計通過感應(yīng)飛灰粒子所發(fā)出可見光來測量爐膛內(nèi)煙氣溫度,確定脫硝劑的更佳噴射區(qū)域。
針對SNCR工藝開發(fā)的專門的控制系統(tǒng)可以保證SNCR技術(shù)有較好的負(fù)荷跟隨能力,保證SNCR 系統(tǒng)在運行過程中保持更佳工況。
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