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烟气脱硝(SNCR)技术

我公司消化吸收了国外先进SNCR烟气脱硝技术及喷雾技术,进行了技术的自主转化。针对国内生中、小型循环流化床锅炉的炉 内脱硝技术,进一步完善了工艺系统设计,形成了技术成熟、适应国内需要的SNCR系统,可广泛适用于循环流化床锅炉、焚烧线、 水泥窑等各类系统的烟气脱硝处理。

SNCR技术是以PETRO SNCR系统为核心,并在此基础上进行设计转化和国内配套而发展起来的。SNCR系统采用模块化设计,处理工艺由下图所示。


SNCR工艺图

SNCR的原理是以氨水、尿素[CO(NH2)2]等作为还原剂,雾化后注入锅炉。在一定的温度范围内,氨水或尿素等氨基还原剂可以在无催化剂的作 用下选择性地把烟气中的NOx 还原为N2 和H2O ,故是一种选择性化学过程。其原理如图所示。


我公司有比较成熟的烟气脱硝技术, 它建设周期短、投资少、脱硝效率中等, 适合于对中小型电厂锅炉的改造, 以降低其NOx 排放量,在一定温度范围内,在无催化剂的作用下,氨或尿素等氨基还原剂可选择性地把烟气中的NOx还原为N2和H2O,基本上不与烟气中的氧气作用,据此发展了SNCR 法。其主要反应为: 氨(NH3)为还原剂时:

4NH3+6NO5N2+6H2O

该反应主要发生在900℃的温度范围内。

当温度超过1100 ℃时,NH3会被氧化成NO,反而造成NOx排放浓度增大。其反应为:

4NH3+5O24NO+6H2O

而温度低于800 ℃时,反应不完全,氨逃逸率高,造成新的污染。可见温度过高或过低都不利于对污染物排放的控制。由于最佳反应温度范围窄,随负荷变化,最佳温度位置变化,为适应这种变化,必须在炉中安置大量的喷嘴,且随负荷的变化,改变喷入点的位置和数量。此外反应物的驻留时间很短,很难与烟气充分混合,造成脱硝效率低。

选择性非催化还原技术就是用NH3、尿素等还原剂喷入炉内与NOX进行选择性反应,不用催化剂,因此必须在高温区加入还原剂,而且还需要一定的停留时间。还原剂喷入炉膛合适的温度区域,该还原剂(尿素)迅速热分解成NH3并与烟气中的NOX进行SNCR反应生成N2,该方法是以炉膛为反应器。

在炉膛这一狭窄的温度范围内、在无催化剂作用下,NH3或尿素等氨基还原剂可选择性地还原烟气中的NOX,基本上不与烟气中的O2作用,据此发展了SNCR法。在一定温度范围内,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850~950℃。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主要由还原剂储存和输送模块、稀释模块、计量混合模块及喷射和雾化风模块组成。

(1)还原剂储存和输送模块

储罐及还原剂输送模块安装于混凝土围堰内。

氨水输送泵(1用1备),通过氨水流量调节阀和回流调节来控制氨水的流量和压力。

(2)稀释模块

稀释水箱用来缓冲稀释水,并保证SNCR系统10小时的用水量,稀释水泵(1用1备),通过稀释水变频调节稀释水的流量和压力。

(3)计量混合模块

一台炉一套计量混合模块,所有仪器仪表集中布置,布置在计量混合模块柜内。每台炉所需的稀释水在与氨水混合前由流量计控制,电动调节阀调节。每个喷射点均由流量计控制,确保分配均匀。还原剂混合液的压力由压力表监控。计量混合模块布置在喷射区附近。

(4)炉前喷射和雾化风模块

在线配制稀释好的氨水溶液将送到喷射区,各喷枪的还原剂设有阀门控制本喷射点是否投运,喷枪采用固定方式。喷枪喷射所需的雾化介质采用压缩空气。雾化空气总管上设有压力控制,分几路通到各喷枪,并保证雾化风24小时开启。

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