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烟气脱硝技术

时间:2015-09-09 15:13  编辑:北京中南亚太环境科技发展有限公司
烟气脱硝技术主要有:选择性催化还原技术(SCR)、选择性非催化还原技术(SNCR)、选择性非催化还原与选择性催化还原联合技术(SNCR-SCR)及其他烟气脱硝技术。一般情况下,新建、改建、扩建的燃煤机组,宜选用SCR;小于等于600MW时,也可选用SNCR-SCR;燃用无烟煤或贫煤且投运时间不足20年的在役机组,宜选用SCR或SNCR-SCR;燃用烟煤或褐煤且投运时间不足20年的在役机组,宜选用SNCR或其他烟气脱硝技术。SCR法是国际上,特别是欧美应用最多、技术最成熟的一种烟气脱硝技术。
一、SCR脱硝技术
1、目的和原理
脱硝技术主要包括了选择非催化还原(SNCR),选择性催化还原(SCR)和SNCR、SCR结合的工艺。
SCR具有很高的脱硝效率(70-90%),它是成熟的脱硝工艺,是脱硝应用最广泛的技术。
SCR的意思是烟气中的氮氧化合物选择性的和还原剂进行反应,生成氮气和水,脱除烟气中的氮氧化合物(NOx)。
SCR的化学反应方程式是:
4NO + 4NH3+O2 → 4N2 +6H2O
6NO2 + 8NH3 + O2  → 7N2 + 12H2O
典型的SCR脱硝系统的工艺
在SCR脱硝系统中,各种废气中含有的NOx和氨水、尿素或其他含有氨基的物质进行反应,生成氮气和水。
基于经济性、处理难度和系统的安全角度考虑,选择最适合的含氨基的还原剂
SCR系统主要包含了反应器、还原剂储罐、还原剂喷射系统和催化剂,在还原剂喷射和烟气进行完全混合之后,废气会进入催化剂层,脱硝反应将会在这里进行。
氮氧化合物在催化剂表面转化成氮气和水。当还原剂是氨的时候,化学反应方程式如下。
4NO+4NH3+O2 -> 4N2+6H2O 
6NO2 +8NH3 -> 7N2+12H2O

2、性能(常用范围)
使用范围:(燃气、燃油、燃煤)锅炉,汽轮机,垃圾焚烧发电厂和柴油发电机
效率:大于90%的脱硝率
运行温度:260-420℃
氮氧化物含量:10-2,000ppm
压降:小于1.2kPa/反应器
1)当要求的脱硝效率大于95%的时候,排放的还原剂的量会显著的增加;
2)运行温度的确定应该考虑烟气中SOx的浓度,以防形成ABS,导致催化剂堵塞。

3、备注
SCR脱硝系统的性能主要依赖于催化剂的性能(活性,寿命等)和还原剂喷射的控制技术。
V/TiO2催化剂是通过三氧化钒离子吸附在二氧化钛晶体上并且煅烧制成的,广泛的运用在SCR系统中。
脱硝反应速度非常快,所以,反应速度主要受还原剂扩散率的控制:层流边界层和催化剂微孔处的扩散率。
催化剂技术的发展与日俱新。但是,现在模块化的、用强化陶瓷纤维制成的催化剂获得了很高的评价。
催化剂的细粉(直径为1- 30um)均匀的分散在陶瓷纤维的母体上。
由于反应物的扩散率是加速增长的, 这种催化剂对脱硝反应有高活性和对二氧化硫有低活性: 二氧化硫氧化成三氧化硫,会导致下游设备的腐蚀和飞灰沉积。
因为有很高的扩散率,反应器对运行条件的变化非常敏感。所以有可能控制还原剂的瞬时喷射量,并将其控制在最适合的范围内。 
粉尘中的碱性金属被认为是催化剂的毒物。但在正常运行条件下,他们和催化剂活性部分接触得机会很小,一般来说它们对催化剂活性的危害不是很大。但是应该考虑Se,Zn,As的混合物和他们的蒸气是催化剂的毒物。
模块化的催化剂安装在反应器的催化剂层中。它空隙部分占了有80%,所以催化剂层的压降是很低的。在烟气中的飞灰不是很黏的时候,飞灰也不会堵塞催化剂层。
 
二、SNCR 脱硝技术
氮氧化物是火电厂,水泥厂以及垃圾焚烧发电厂的主要气体污染物之一。
烟气中的氮氧化物可以通过选择性的还原剂氨水或者尿素去除,通过这种方式,一氧化氮和注射的还原剂都被转化成了无害的水蒸汽和大气的主要组成气体―氮气:
4NO + 4NH3+ O2 => 4N2+ 6H2O
 SNCR系统是往大约1000℃的烟气中加注氨水或尿素溶液,在这个温度下,反应可以在没有催化剂的情况下快速进行,并且在反应时间内几乎完全消耗还原剂。
 除了上面所说的反应之外,在此过程中也会发生一系列的副反应,在实际过程中以下反应将同时发生:
 对以上主副反应的完全掌握对于实现SNCR系统的最优性能是非常重要的。 
1.存储系统
对于氨水或尿素溶液的储存,提供双层壁或者单层壁、水平或者竖直的钢制或者FRP(玻璃钢)的低压容器,同时配备所有必需的阀门及仪表。储罐设置到槽车的回流管线,以防加注期间氨气溢出等问题。
2.输送加压系统
我们为储罐的加注、罐体之间的转换以及还原剂的加压提供所有必需的泵站设备。采用性能优异的水泵,同时配备必需的阀门仪表,保证系统的运行服务。
3.定量给料和分配系统
在水泥厂和小规模工业锅炉的SNCR系统中,未经稀释的一定浓度的尿素溶液或氨水被喷射到烟气中。在这种系统中,只需使用简单的控制计量模块来控制还原剂的喷射量。
在大规模的电厂或者要求大范围控制的工厂中,为了增加喷射液体的冲力或者为了获得更好的还原剂的分布,必需把还原剂进行稀释。在这种系统中,使用混合模块来控制还原剂和稀释水的流量。
4.控制系统由以下部分组成:
A  每个模块或者成组仪表的当地终端箱
B  一个主PLC控制柜,一般放置在存储区域
C  一些附属的马达控制中心布置在喷枪附近
D  一个人机操作界面,一般装在PLC柜的门上面(或者在中控室)
维护期间,所有的马达控制中心充当电力和网络的分配柜并且配备与人机操作界面或者个人电脑的连接口。
 
5.最大化的工艺效率
SNCR系统在使用最适合项目的还原剂的前提下,能够获得非常高的NOx去除效率。我们在使用氨水溶液,尿素溶液以及摄影废水作为还原剂方面均有丰富的经验,并且有相应的工艺及设备。
 
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