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小型SNCR脫硝設備

SNCR即選擇性非催化還原技術 選擇性非催化還原法是一種不使用催化劑,在 850~1100℃溫度范圍內還原NOx的方法。最常使用的藥品為氨和尿素。 一般來說,SNCR脫硝效率對大型燃煤機組可達 25%~40% ,對小型機組可達 80%。由于該法受鍋爐結構尺寸影響很大,多用作低氮燃燒技術的補充處理手段。其工程造價低、布置簡易、占地面積小,適合老廠改造,新廠可以根據鍋爐設計配合使用。
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SNCR即選擇性非催化還原技術;選擇性非催化還原法是一種不使用催化劑,在 850~1100℃溫度范圍內還原NOx的方法。最常使用的藥品為氨和尿素。一般來說,SNCR脫硝效率對大型燃煤機組可達 25%~40% ,對小型機組可達 80%。由于該法受鍋爐結構尺寸影響很大,多用作低氮燃燒技術的補充處理手段。其工程造價低、布置簡易、占地面積小,適合老廠改造,新廠可以根據鍋爐設計配合使用。

反應方程主要為:

4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O

4NH3+2NO+2O2→3N2+6H2O

8NH3+6NO2→7N2+12H2O

而采用尿素作為還原劑還原NOx的主要化學反應為:

(NH2)2CO→2NH2+CO

NH2+NO→N2+H2O

CO+NO→N2+CO2

SNCR還原NO的反應對于溫度條件非常敏感,爐膛上噴入點的選擇,也就是所謂的溫度窗口的選擇,是SNCR還原NO效率高低的關鍵。一般認為理想的溫度范圍為850℃~1100℃,并隨反應器類型的變化而有所不同。當反應溫度低于溫度窗口時,由于停留時間的限制,往往使化學反應進行不夠充分,從而造成NO的還原率較低,同時未參與反應的NH3增加也會造成氨氣的逃逸,遇到SO2會產生NH4HSO4和(NH42SO4,易造成空氣預熱器堵塞,并有腐蝕的危險。而當反應溫度高于溫度窗口時,氨的分解會使NOx的還原率降低 ,NH3的氧化反應開始起主導作用:

4NH3+5O2→4NO+6H2O

從而,NH3的作用成為氧化并生成NO,而不是還原NO為N2。如何選取合適的溫度條件同時兼顧減少還原劑的泄漏成為SNCR技術成功應用的關鍵。

 

特點

在脫硝效率要求不高的情況下使用,該方法的特點是如下。

(1)系統簡單:不需要改變現有鍋爐的設備設置,而只需在現有的燃煤鍋爐的基礎上增加氨或尿素儲槽,氨或尿素噴射裝置及其噴射口即可,系統結構比較簡單;

(2)系統投資?。河捎谙到y簡單以及運行中不需要昂貴的催化劑,其投資費用比SCR法低。

(3)阻力?。簩﹀仩t的正常運行影響較??;

(4)系統占地面積?。盒枰妮^小的氨或尿素儲槽,可放置于鍋爐鋼架之上而不需要額外的占地。

(5)脫硝效率比SCR法低40~50個百分點。

 

工藝流程

SNCR工藝系統主要包括:(1)還原劑儲存與制備系統:包括 必要的輸送設備、罐類設備等;(2)稀釋系統:包括稀釋泵或風機等設備;(3)輸送系統;(4)計量分配系統;(5)尿素溶液噴射系 統;(6)其他:SNCR脫硝的其他系統包括水、氣、汽以及控制、消防等系統。

氨水溶液輸送系統及脫鹽水溶液輸送系統

SNCR脫硝時,使用氨水輸送泵將儲罐中的氨水溶液抽出在靜態混合器中和來自脫鹽水罐的稀釋水混合稀釋后,再輸送到爐前分配模塊,進入噴槍,在壓縮空氣的作用下,霧化成液滴噴入爐內溫度適合區域,與煙氣進行混合,和其中的NOx發生氧化還原反應,生成氮氣和水。氨水溶液輸送泵和稀釋水輸送泵采用多級離心泵。

計量分配模塊

計量分配裝置包括:電動調節閥、電磁流量計、壓力傳感器、轉子流量計、壓力表、手動球閥及接線箱等。 計量分配裝置用于控制每個鍋爐噴射區的氨水溶液流量,調節噴射區的壓縮空氣的噴射壓力,每個鍋爐的計量分配裝置采用分區獨立控制,每個子系統能獨立運行或關閉。 計量分配系統就近布置在噴射系統附近,每個鍋爐采用獨立的流量和壓力控制系統,為復雜的應用情況提供所需的高水平的控制。通過對鍋爐的實時工況(如煙氣量、NOx及 O2濃度等)進行分析,調整噴槍氨水溶液的流量(調節水路電動調節閥的開度),或者調節壓縮空氣的壓力,以此來控制噴射系統,使噴射系統能滿足鍋爐實時工況的要求,噴射氨水溶液。

爐前噴射系統

噴槍由噴嘴、噴槍桿、保護套管及連接件等部分組成。

 

影響因素

溫度

溫度對SNCR的還原反應的影響最大。當溫度高于1100℃時,NOx的脫除率由于氨氣的熱分解而降低;溫度低于800℃以下時,NH3的反應速率下降,還原反應進行得不充分,NOx脫除率下降,同時氨氣的逸出量可能也在增加。由于爐內的溫度分布受到負荷、煤種等多種因素的影響,溫度窗口隨著鍋爐負荷的變化而變動。根據鍋爐特性和運行經驗,最佳的溫度窗口通常出現在折焰角附近的屏式過熱、再熱器處及水平煙道的末級過、再熱器所在的區域。

還原劑

還原劑在最佳溫度停留時間

還原劑在最佳溫度窗口的停留時間越長,則NOx的脫除效果越好。NH3的停留時間超過1s則可以出現最佳NOx脫除率。尿素和氨水需要0.3s~0.4s的停留時間以達到有效的NOx脫除效果。

還原劑類型

SNCR工藝所用的還原劑及制備方法與SCR工藝相同,主要是NH3和尿素。為了獲得理想的NOx脫除效率,還原劑的用量(化學當量)比SCR工藝要大。大多數過量的還原劑分解為氮氣和CO2,但是,也有微量的氨和CO會殘留在尾氣中,造成氨的泄漏問題。其中氨的泄漏量一般小于2.5×10,比較好的情況下可以小于1×10。在用尿素作還原劑的情況下,其N2O的生成幾率要比用氨作還原劑大,這是因為尿素可分解為HNCO,而HNCO又可進一步分解生成為NCO,而NCO可與NO進行反應生成氧化二氮:

NCO+NO→N2O+CO

為了提高SNCR對NOx的還原效率,降低氨的泄漏量,必須在設計階段重點考慮以下幾個關鍵的工藝參數:燃料類型、鍋爐負荷、爐膛結構、受熱面布置、過量空氣量、NO濃度、爐膛溫度分布、爐膛氣流分布以及CO濃度等。

 

關鍵詞:
脫硝
SNCR
選擇性非催化還原技術
SNCR脫硝
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發布時間:2020-01-02 00:00:00
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