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脱硝技术介绍
2019-11-19
来源:未知
点击数:  76        作者:未知
  • 烟气脱硝技术介绍及各种方案比较

    目前主流的烟气脱硝技术有选择性非催化还原技术(SNCR)、选择性催化还原技术(SCR)和SNCR/SCR联合脱硝技术。

    SNCR技术

    研究发现,在800~1250℃这一温度范围内、无催化剂作用下,氨水等还原剂可选择性地还原烟气中的NOx生成N2和H2O,基本上不与烟气中的O2作用,据此发展了SNCR脱硝技术。

    SNCR烟气脱硝的主要反应为:

    NH3为还原剂 4NH3 + 4NO + O2 → 4N2 + 6H2O

    SNCR通常采用的还原剂有氨水、氨水和液氨,不同还原剂的比较如表3.1所列。

    1 不同还原剂特点

    还原剂

    特点

    尿素  

            • 安全原料 (化肥)

            • 便于运输

            • 脱硝有效温度窗口较宽

            • 溶解要消耗一定热量

    氨水

            • 运输成本较大

            • 需要较大的储存罐

            • 脱硝有效温度窗口窄

    液氨

            • 高危险性原料

            • 运输和存储安全性低

    SNCR系统逃逸的氨可能来自两种情况,一是喷入的还原剂过量或还原剂分布不均匀,一是由于喷入点烟气温度低影响了氨与NOx的反应。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,如果喷入控制点太少或喷到炉内某个断面上的氨不均匀,则会出现分布较高的氨逃逸量。在较大尺寸的锅炉中,因为需要覆盖相当大的炉内截面,还原剂的均匀分布则更困难。为保证脱硝反应能充分地进行,以最少喷入NH3的量达到******的还原效果,必须设法使喷入的NH3与烟气良好地混合。若喷入的NH3不充分反应,则逃逸的NH3不仅会使烟气中的飞灰容易沉积在锅炉尾部的受热面上,而且烟气中NH3遇到SO3会产生NH4HSO4易造成空气预热器堵塞,并有腐蚀的危险。因此,SNCR工艺的氨逃逸要求控制在8mg/Nm3以下。

    SNCR烟气脱硝过程是由下面四个基本过程组成:

    Ÿ 还原剂的接收和溶液制备;

    Ÿ 还原剂的计量输出;

    Ÿ 在锅炉适当位置注入还原剂;

    Ÿ 还原剂与烟气混合进行脱硝反应。

    SCR技术

    选择性催化剂还原(SCR)技术是在烟气中加入还原剂(最常用的是氨和氨水),在催化剂和合适的温度等条件下,还原剂与烟气中的氮氧化物(NOx)反应,而不与烟气中的氧进行氧化反应,生成无害的氮气和水。主要反应如下:

    4NO + 4NH+ O2 → 4N2 + 6H2O

    NO + NO2 + 2NH3 → 2N2 + 3H2O

    6NO2 + 8NH3 → 7N2 + 12H2O

    在没有催化剂的情况下,上述化学反应只是在很窄的温度范围内(800~1250℃)进行。SCR技术采用催化剂,催化作用使反应活化能降低,反应可在更低的温度条件(320~400℃)下进行。

    SCR系统的制约因素随运行环境和工艺过程而变化。制约因素包括系统压降、烟道尺寸、空间、烟气微粒含量、逃逸氨浓度限制、SO2氧化率、温度和NOx浓度,都影响催化剂寿命和系统的设计。除温度外,NOx、NH3浓度、过量氧和停留时间也对反应过程有一定影响。

    SCR系统一般由氨或氨水的储存系统、(氨水转化为氨系统)、氨与空气混合系统、氨气喷入系统、反应器系统、检测控制系统等组成。SCR脱硝反应器在锅炉尾部一般有三种不同的布置方式,高尘布置、低尘布置和尾部布置。

    对于一般燃煤或燃油锅炉,SCR反应器多选择安装于锅炉省煤器与空气预热器之间,因为此区间的烟气温度刚好适合SCR脱硝还原反应,氨被喷射于省煤器与SCR反应器间烟道内的适当位置,使其与烟气充分混合后在反应器内与氮氧化物反应,SCR系统商业运行的脱硝效率约为80%~90%。

    SNCR/SCR混合烟气脱硝技术

    SNCR/SCR混合技术是SNCR工艺的还原剂喷入炉膛技术同SCR工艺利用末反应氨进行催化反应结合起来,或利用SNCR和SCR还原剂需求量不同,分别分配还原剂喷入SNCR系统和SCR系统的工艺有机结合起来,达到所需的脱硝效果,它是把SNCR工艺的低费用特点同SCR工艺的高脱硝率进行有效结合的一种扬长避短的混合工艺。SNCR/SCR混合工艺的脱硝效率可达到60~80%,氨的逃逸小于4mg/Nm3。

    主要烟气脱硝技术的比较

    几种主要烟气脱硝技术综合比较情况如表1.2所列。

    1.2 SCR、SNCR、SNCR/SCR技术综合比较

    项目

    SCR技术

    SNCR技术

    SNCR/SCR技术

    反应剂

    NH3

    氨水或氨水

    NH3

    反应温度

    320~400℃

    800~1250℃

    前段:800~1000℃,

    后段:320~400℃

    催化剂

    V2O5-WO3/TiO2

    不使用催化剂

    后段加少量催化剂

    脱硝效率

    80~90%

    30~60%

    50~80%

    反应剂喷射位置

    SCR反应器入口烟道

    炉膛内喷射

    锅炉负荷不同喷射位置也不同

    SO2/SO3氧化

    SO2氧化成SO3的氧化率<1%

    不会导致SO2氧化,SO3浓度不增加

    SO2氧化较SCR低

    NH3逃逸

    <2.5 mg/m3

    <8 mg/m3

    <4 mg/m3

    对空气预热器影响

    NH3与SO3易形成硫酸氢铵,需控制NH3泄漏量和SO2氧化率,并对空预器低温段进行防腐防堵改造。

    SO3浓度低,造成堵塞或腐蚀的机率低

    硫酸氢铵的产生较SCR低,造成堵塞或腐蚀的机率比SCR低

    系统压力损失

    新增烟道部件及催化剂层造成压力损失

    没有压力损失

    催化剂用量较SCR小,产生的压力损失较低

    燃料及其变化的影响

    燃料显著地影响运行费用,对灰份增加和灰份成分变化敏感,灰份磨耗催化剂,碱金属氧化物劣化催化剂,AS、S等使催化剂失活。

    基本无影响

    影响与SCR相同。由于催化剂较少,更换催化剂的总成本较SCR低

    锅炉负荷变化的影响

    SCR反应器布置需优化,当锅炉负荷在一定范围变化时,进入反应器的烟气温度处于催化剂活性温度区间。

    多层布置时,跟随负荷变化容易

    跟随负荷变化中等

    工程造价

    较高

     

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