脫硝工藝分析

1、脫硝工藝分析文稿歸稿存檔編號：KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-氮氧化物NOx基本上可分為三種，一是燃料(fuel )型氮氧化物, 即化石燃料自身的含氮成分在燃燒過程中生成的氮氧化物；二是熱力型 (thermal)氮氧化物，即參與燃燒反應(yīng)的空氣所帶來的氮氣在燃燒工程 中生成的氮氧化物。三是快速型氮氧化物(Prompt NOx),為碳氫燃料 濃度過高時，燃燒產(chǎn)生的氮氧化物。由于鏈條鍋爐的爐膛溫度相對較高，所以燃燒生成的NOx中，主要是 熱力型和快速型NOx占比較大。目前成熟的煙氣脫硝工藝方法主要有-選擇性催化還原法(SCR)、- 選擇性非催化還原法(S

2、NCR)：SCR脫硝效率可達8095%, SNCR脫硝效率為30%60%。如果采用單一的SCR脫硫技術(shù)催化劑用量比較大因此需配套昂貴的催 化劑，投資運行費用較大；SNCR投資及運行費用相對較低，SNCR阻力 小，幾乎不增加系統(tǒng)阻力。SNCR存在所謂的反應(yīng)溫度窗口，采用氨作為反應(yīng)劑，一般情況反應(yīng) 溫度9001050 C,但是當還原劑和煙氣在良好混合條件下，并且保證一 定的停留時間，則在更低的760950 °C范圍內(nèi)也可以進行有效程度的脫 硝反應(yīng)。HJ/T 43鹽酸蔡乙二胺分光光度法GB/T21509-2008燃煤煙氣脫硝技術(shù)設(shè)備HJ563-2010火電廠煙氣脫硝技術(shù)規(guī)范選擇性非催化還原

3、法四、煙氣脫硝SNCR工藝1、選擇性非催化-催化還原法(SNCR)指利用還原劑在非催化劑的情況下，在950,有選擇性地與煙氣中的氮氧化物(NOx,主要是NO和N02)發(fā)生化學(xué)反 應(yīng)，生成無害的氮氣和水，從而脫除煙氣中NOx的方法為選擇性非催化 還原法(SNCR) o在300400C這一溫度范圍內(nèi)、在催化劑作用下，利用還原劑，有選擇性 地與煙氣中的氮氧化物(NOx,主要是NO和N02)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成無 害的氮氣和水，從而脫除煙氣中NOx的方法為選擇性催化還原法(SCR) o2、脫硝還原劑的選擇指煙氣脫硝工藝中用于脫除NOx的物質(zhì)。適用于SNCR工藝的還原 劑一般是一些含氮的氨基物質(zhì)，包括液氨

4、、氨水、尿素等。SNCR脫硝基本的還原劑有三種：尿素、氨水、液氨。若還原劑使用液氨，則優(yōu)點是脫硝系統(tǒng)儲罐容積可以較小，還原劑價格 也最便宜；缺點是氨氣有毒、可燃、可爆，儲存的安全防護要求高，需 要經(jīng)相關(guān)消防安全部門審批才能大量儲存、使用；另外，輸送管道也需 特別處理；需要配合能量很高的輸送氣才能取得一定的穿透效果。若還原劑使用氨水，氨水有惡臭，揮發(fā)性和腐蝕性強，有一定的操作安 全要求，但儲存、處理比液氨簡單；由于含有大量的稀釋水，儲存、輸 送系統(tǒng)比氨系統(tǒng)要復(fù)雜；噴射剛性，穿透能力比氨氣噴射好，但揮發(fā)性 仍然比尿素溶液大，應(yīng)用在墻式噴射浴的時候仍然難以深入到大型爐膛 的深部，因此一般應(yīng)用在中小型

5、窯爐上。需要配套霧化極高的精密噴 嘴。還原劑采用尿素，尿素不易燃燒和爆炸，無色無味，運輸、儲存、使 用比較簡單安全；揮發(fā)性比氨水小，在爐膛中的穿透性好；效果相對較 好，脫硝效率高，適合于工業(yè)窯爐脫硝。本方案設(shè)計采用袋裝顆粒狀尿素作脫硝還原劑。3、工藝原理向溫度約950的爐膛中噴入尿素，分解得氨，氨氣與煙氣充分混 合并與煙氣中NOx反應(yīng)，脫除煙氣中的NOx。（1）脫硝化學(xué)反應(yīng)方程式脫硝反應(yīng)方程式：NO+CO（NH2）2 +1/202 - 2N2+ C02+ H20其主要過程分為幾個部分：從噴射器中射出的尿素溶液與煙氣混合尿素溶液中水的蒸發(fā)尿素中分解出NH3 NH3再分解為NH2以及自由基（2）脫

6、硝反應(yīng)的溫度窗：SNCR溫度范圍為900"1050（3）當溫度超過1090C時，尿素被分解為氨，并發(fā)生以下副反應(yīng)：4NH3 + 502 - 4N0 + 6H2生成新的NOx,脫硝效率下降。（4）煙氣脫硝采用SCR脫硝工藝；SCR反應(yīng)溫度范圍300”400。4、SNCR脫硝工藝流程說明（1）反應(yīng)劑的配置和儲存采用尿素作吸收劑時，將袋裝尿素倒入尿素溶解罐內(nèi)攪拌制成為10% 質(zhì)量濃度的溶液，尿素溶液泵將尿素溶液輸送到尿素溶液儲罐內(nèi)儲存?zhèn)?用。（2）吸收劑的稀釋、計量與混合稀釋水壓力控制模塊（DWP）的典型設(shè) 計由2臺全流量的多級不銹鋼離心泵，一組雙聯(lián)過濾器、壓力控制閥和 壓力/流量儀表等組

7、成。供反應(yīng)器稀釋用的工藝水中總固形物要低，過濾 后水中懸浮物應(yīng)低于50mg/Lo（3）反應(yīng)劑噴入的測量噴射區(qū)測量（IZM）模塊是用來測量鍋爐每個噴射區(qū)噴入的反應(yīng)劑濃 度和流量。每個IZM模塊包括1臺化學(xué)計量泵、1臺水泵、1個管道靜態(tài)混合器 和1個現(xiàn)場控制盤、區(qū)段隔離閥和流量計、控制閥等。IZM模塊通常設(shè)計成含有與中央控制模塊和局地順序邏輯控制（PLC） f 等控制系統(tǒng)相響應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)劑的流量和區(qū)段壓力閥。通過該控制系統(tǒng) IZM模塊，可隨出口 NOx濃度、鍋爐負荷、燃料質(zhì)量等變化來調(diào)整反應(yīng) 劑加入量和反應(yīng)活性。根據(jù)鍋爐容量、處理前后NOx濃度和所要求的NOx去除率，SNCR系統(tǒng)一般可采用15組I

8、ZM模塊，并 聯(lián)合安裝在一個滑動底板上。（4）反應(yīng)劑的分配和噴入部位混勻的尿素稀釋液從IZM模塊輸送到裝在臨近鍋爐的分配模塊上。每 個分配模塊由流量計、平衡閥和與自動控制系統(tǒng)連接的調(diào)節(jié)器組成?？刂葡到y(tǒng)能精確地控制流入每個噴射器的反應(yīng)劑量和霧化空氣或蒸汽流 量。分配模塊也包括為控制尿素噴入過程用的手動閥、壓力表和不銹鋼連 接管等。供反應(yīng)劑至多個噴射器的每個IZM模塊只設(shè)1個分配模塊。對于大容 量鍋爐要將多個噴射器安裝在鍋爐的兒個不同部位，且能通過IZM模塊 進行獨立操作或聯(lián)合操作。應(yīng)對反應(yīng)劑噴入量和噴入部位進行控制，使SNCR系統(tǒng)對鍋爐負荷變 動和維持氨的逃逸量具有可操作性。噴射區(qū)數(shù)量和部位由鍋

9、爐的溫度場 和流場來確定。應(yīng)用流場和化學(xué)反應(yīng)的數(shù)值模擬來優(yōu)化噴射部位。典型的設(shè)計是設(shè)二層或多層噴射區(qū)；每個區(qū)設(shè)及幾個噴射潛。本項目 噴射浴布置在煤粉鍋爐遮掩腳附近溫度區(qū)間在約950位置。（5）反應(yīng)劑與煙氣的混合噴射器有墻式和槍式2種類型。墻式噴射器在特定部位插入鍋爐內(nèi) 墻，一般每個噴射部位設(shè)置1個噴嘴。墻式噴嘴應(yīng)用于短程噴射就能使 反應(yīng)劑與煙氣達到均勻混合的小型鍋爐和尿素SNCR系統(tǒng)。由于墻式噴嘴 不直接暴露于高溫煙氣中，其使用壽命要比噴槍式長。槍式噴射器由1 根細管和噴嘴組成,可將其從爐墻深入到煙流中。噴槍一般應(yīng)用于煙氣與 反應(yīng)劑難于混合的氨噴SNCR系統(tǒng)和大容量鍋爐。在某些設(shè)計中噴槍可延

10、伸到鍋爐整個斷面。噴槍可按單個噴嘴或多個噴嘴設(shè)計。后者的設(shè)計較 為復(fù)雜，因此，要比單個噴嘴的噴槍和墻式噴嘴價格貴些。因噴射器忍 受著高溫和煙氣的沖擊，易遭受侵蝕、腐蝕和結(jié)構(gòu)破壞，因此，噴射 器一般用不銹鋼或合金鋼制造，且設(shè)計成可更換的。除此以外，噴射器 常用空氣、蒸汽和水進行冷卻。為使噴射器最少地暴露于高溫煙氣中， 噴槍式噴射器和一些墻式噴嘴也可設(shè)計成可伸縮的。當遇到鍋爐啟動、 停運、季節(jié)性運行或一些其他原因SNCR需停運時，可將噴射器退出運 行。反應(yīng)劑用專門設(shè)計的噴嘴在有壓下噴射，以獲得最佳尺寸和分布的 液滴。用噴射角和速度控制反應(yīng)劑軌跡，尿素噴射系統(tǒng)通過雙流體噴嘴 用載體流，如空氣或蒸汽，與反應(yīng)劑一起噴射。有高能和低能兩種噴射 系統(tǒng)。低能噴射系統(tǒng)利用較少和較低壓力的空氣，而高能系統(tǒng)需要大量 的壓縮空氣或蒸汽。大容量鍋爐的氨或尿素系統(tǒng)一般均采用高能噴射系 統(tǒng)。高能噴射系統(tǒng)因需裝備較大容量空壓機、