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选择性催化还原法(SCR)烟气脱硝技术


氮氧化物(NOX)的生成机理

煤燃烧产生的NOX的生成途径主要有3类:

◇ 热力型 :燃烧用空气中的氮气与氧气在高温下氧化而生成。

◇ 快速型 :燃料中的碳氢化合物在燃料浓度较高的区域燃烧时所产生的烃与空气中的氮气发生反应,形成的CN和HCN等化合物继续被氧化而生成。

◇ 燃料型 :燃料中氮的化合物在燃烧过程中热分解,进一步被氧化而生成。

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氮氧化物(NOX)污染控制技术

根据NOX生成机理,采取的控制措施分为2大类:

◇ 采用低氮燃烧技术:抑制燃烧过程中NOX的生成。

例如:低氮燃烧器、空气分级燃烧、燃料分级燃烧。

◇ 烟气脱硝法:对生成的NOX进行处理。

例如:选择性催化还原(SCR)、选择性非催化还原(SNCR) 、SCR/SNCR混合法。


选择性催化还原法(SCR)

选择性催化还原法(Selective Catalytic Reduction,简称SCR)在一定的反应温度条件下,使烟气中的 NOX和还原剂NH3在催化剂作用下发生还原反应,生成产物为无毒无污染的N2和H2O。

反应器的布置方式(高温高尘布置)

SCR脱硝主要技术指标

脱硝效率 ≥80%

氨逃逸率 ≤3 ppm

SO2/SO3转换率 ≤1%

系统阻力 ≤1000 Pa(3层)

催化剂寿命 ≥16000 / 24000 h

清灰设备的选择

         声波清灰器                              耙式蒸汽清灰器


SCR系统组成

尿素热解技术在SCR脱硝工程中的应用

工艺操作简洁可靠,基本不需人力和维护,不需备用设备。

◇ 尿素系统不需防火和安全间距,占地面积小。

◇ 低量油耗或无油耗,运行费用低。

◇ 负荷变化的跟随能力强,响应时间短至5~30秒。

◇ 停止加氨后,系统中无氨的驻留,无氨泄漏的困扰。

◇ 无高压设备、无腐蚀、无氨爆炸浓度之虑。

◇ 完全没有安全隐患。


尿素热解工艺流程

热量来源(315~540℃热风)


选择性非催化还原法(SNCR)


SNCR基本原理

选择性非催化还原法(Selective Non-Catalytic Reduction,简称SNCR)是在不需要催化剂的情况下,将氨基还原剂(尿素/氨水)喷入温度为850℃~1250℃的烟气中,还原剂有选择性地与烟气中的氮氧化物(NOX)发生化学反应,使NOX还原生成氮气(N2)和水(H2O)的方法。


主要的化学反应:

以氨水为还原剂:4NH3+4NO+O2=4N2+6H2O

以尿素为还原剂:CO (NH2)2 + 2NO + 1/2O2 = 2N2 + CO2 + 2H2O


NCR示意图

SNCR脱硝工艺是以炉膛、分离器为反应器进行烟气脱硝反应。

还原剂通过安装在CFB锅炉分离器入口或屏式过热器区域的喷嘴喷入炉膛,还原剂与烟气混合发生化学反应。

SNCR工艺流程图

尿素溶液制备与存储系统

颗粒尿素溶解罐


高流量循环模块(HFD)+背压控制阀(PCV)

HFD用于输送一定压力及流量的还原剂溶液,并与还原剂溶液储罐形成循环回路。

PCV用于调节循环回路所需的稳定流量和压力。

设备:过滤器、2台多级离心泵、在线电加热器、压力控制阀以及用于远程控制和监测循环系统的压力、温度、流量以及浓度等的仪表。

高流量循环模块


稀释计量模块(DW-DM)

MDM能够精确测量并独立控制输送到每个喷射器的还原剂溶液。

设备:过滤器,温度、压力、流量监测仪表,控制阀门等。

分配模块(MDM)

MDM能够精确测量并独立控制输送到每个喷射器的还原剂溶液。

设备:过滤器,温度、压力、流量监测仪表,控制阀门等。

喷射系统

DCS / PLC控制系统                          SNCR控制系统


◆ 优点:

◇ 不使用催化剂、不增加系统阻力、不受煤种影响

◇ 系统简单、投资少、占地面积小、施工时间短

◇ 操作方便、运行费用低

◇ 无高压设备、无腐蚀、完全没有安全隐患


关键技术


1、计算机模拟技术。

包括计算机模拟流体动力技术(CFD)和化学动力模型技术(CKM)。

利用CFD 软件模拟锅炉内烟气流场和温度场。

利用CKM 模型计算还原剂与NOX的反应速度。

根据计算结果,确定在不同锅炉负荷和不同煤种条件下炉膛内最佳温度区域,确定最佳的喷射器布置方案。



2、具有高雾化性能的喷射器。

喷射器使用压缩空气作为雾化介质,将脱硝剂雾滴导入烟气流中。

该喷射器产生的液滴尺寸小、分布均匀、渗透力强,保证了脱硝剂能够与烟气中NOX的充分接触,从而获得较高的脱硝效率和较低的氨逃逸率。


3、伸缩式多喷嘴管式喷射器

多喷嘴管式喷射器能够使脱硝剂直接均匀地喷射在烟气流中,进一步提高了脱硝效率、降低氨逃逸率。


4、先进的监视手段及专门的工艺控制技术

温度监测系统是一个能够连续测量光学温度计,温度计通过感应飞灰粒子所发出可见光来测量炉膛内烟气温度,确定脱硝剂的最佳喷射区域。

针对SNCR工艺开发的专门的控制系统可以保证SNCR技术有较好的负荷跟随能力,保证SNCR 系统在运行过程中保持最佳工况。



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