SCR和SNCR脱硝技术

SCR和SNCR脱硝技术

SCR脱硝技术

SCR装置运行原理如下:氨气作为脱硝剂被喷入高温烟气脱硝装置中,在催化

剂的作用下将烟气中NOx 分解成为N2和H2O,其反响公式如下:催化剂 4NO + 4NH3 +O2 →4N2 + 6H2O催化剂 NO +NO2 + 2NH3 →2N2 + 3H2O一般通过使用适当的催化剂,上述反响可以在200 ℃～450 ℃的温度围有效进展, 在NH3 /NO = 1的情况下,可以到达80～90%的脱硝效率。 烟气中的NOx 浓度通常是低的,但是烟气的体积相对很大,因此用在SCR装置的催化剂一定是高性能。因此用在这种条件下的催化剂一定满足燃煤锅炉高可靠性运行的要求。

烟气脱硝技术特点 SCR脱硝技术以其脱除效率高,适应当前环保要求而得到

电力行业高度重视和广泛的应用。在环保要求严格的兴旺国家例如德国,日本,美国,加拿大,荷兰,奥地利,瑞典,丹麦等国SCR脱硝技术已经是应用最多、最成熟的技术之一。根据兴旺国家的经历, SCR脱硝技术必然会成为我国火力电站燃煤锅炉主要的脱硝技术并得到越来越广泛的应用。图1为SCR烟气脱硝系统典型工艺流程简图。

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SCR脱硝系统一般组成 图1为SCR烟气脱硝系统典型工艺流程简图, SCR系

统一般由氨的储存系统、氨与空气混合系统、氨气喷入系统、反响器系统、省煤器旁路、SCR旁路、检测控制系统等组成。 液氨从液氨槽车由卸料压缩机送人液氨储槽,再经过蒸发槽蒸发为氨气后通过氨缓冲槽和输送管道进人锅炉区,通过与空气均匀混合后由分布导阀进入SCR反响器部反响, SCR反响器设置于空气预热器前,氨气在SCR 反响器的上方,通过一种特殊的喷雾装置和烟气均匀分布混合,混合后烟气通过反响器催化剂层进展复原反响。SCR系统设计技术参数主要有反响器入口NOx 浓度、反响温度、反响器空间速度或复原剂的停留时间、NH3 /NOx 摩尔比、NH3 的逃逸量、SCR系统的脱硝效率等。

氨储存、混合系统 每个SCR反响器的氨储存系统由一个氨储存罐,一个氨气/

空气混合器,两台用于氨稀释的空气压缩机(一台备用)和阀门,氨蒸发器等组成。氨储存罐可以容纳15天使用的无水氨,可充至85%的储罐体积,装有液面仪和温度显

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示仪。液氨汽化采用电加热的方式,同时保证氨气/空气混合器的压力为350 kPa。 NH3 和烟气混合的均匀性和分散性是维持低NH3 逃逸水平的关键。为了保证烟气和氨气在烟道分散好、混合均匀,可以通过下面方式保证混合:在反响器前安装静态混合器;增加NH3 喷入的能量;增加喷点的数量和区域;改良喷射的分散性和方向;在NH3 喷入后的烟道中设置导流板;同时还应根据冷态流动模型试验结果和数学流动模型计算结果对喷氨系统的构造进展优化。

喷氨系统 喷氨系统根据锅炉负荷、反响器入口NOx 浓度、反响器出口NOx 浓度测量的反响信号,控制氨的喷入量。

反响器系统 SCR反响器采用固定床形式,催化剂为模块放置。反响器的催化剂

层数取决于所需的催化剂反响外表积。典型的布置方式是布置二至三层催化剂层。在最上一层催化剂层的上面,是一层无催化剂的整流层,其作用是保证烟气进入催化剂层时分布均匀。通常,在第三层催化剂下面还有一层备用空间,以便在催化剂活性降低时参加第四层催化剂层。在反响器催化剂层间设置吹灰装置,定时吹灰,吹扫时间30～120分钟,每周1～2次。如有必要,还应进展反响器部的定期清理。反响器下设有灰斗,与电厂排灰系统相连,定时排灰。

省煤器和反响器旁路系统 在省煤器前和反响器之间设置旁路,称之为省煤器

旁路。当锅炉负荷降低,烟气流量减少,进入反响器的烟气温度低于要求值时,旁路开通,向反响器导入高温烟气,提高反响器的温度。此外,在反响器入口和出口间装有一个大的旁路,称之为反响器旁路。反响器旁路的作用是:锅炉负荷降低时使用。例如开机和停机时使用,低负荷时使用和季节性使用。以防止低温造成催化剂中毒及催化剂污染。所有SCR系统旁路的插板门均要保证零泄露。

催化剂催化剂是电厂SCR工艺的核心,它约占其投资的l/3。为了使电站平安、

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经济运行,对SCR工艺使用的催化剂应到达以下要求:———低温度时在较宽温度围具有较高的活性 ———高选择性( SO2 向SO3 转换率和其他方面作用低即副反响少) ———对二氧化硫( SO2 ) 、卤族酸(HCl, HF)和碱金属(Na2O、K2O)和重金属(如As)具有化学稳定性 ———克制强烈温度波动的稳定性 ———对于烟道压力损失小 ———寿命长、本钱低理想的催化剂应具有以下优点: 1. 高活性; 2.抗中毒能力强; 3. 好的机械强度和耐磨损性; 4. 有适宜的工作温度区间。

SCR测量控制系统

反响温度控制在一定温度围,随反响温度提高,NOx 脱除率急剧增加,脱硝率到达最大值时,温度继续升高会使NH3 氧化而使脱硝率下降; 反响温度过低,烟气脱硝反响不充分,易产生NH3 的逃逸。 因此要对SCR系统入口烟气温度进展监测并通过调节省煤器旁路开度控制SCR 系统入口烟气温度 氨量控制 在NH3 /NOx 摩尔比小于1 时,随NH3 /NOx摩尔比增加,脱硝效率提高明显; NH3 投入量超过 需要量, NH3 会造成二次污染, 一般控制NH3 /NOx 摩尔比在1. 0左右。NH3 的流量控制阀调节 控制NH3 的流量,控制系统根据反响器入口NOx的浓度、烟气流量、反响器出口所要求NOx 的排放浓度和氨的逃逸浓度计算出氨的供应流量。为保证人身和设备平安,发生以下情况,氨气 阀门自动关闭:低的烟气流量;高的氨气/空气比;催化剂入口烟气温度过高;催化剂入口烟气温度过低;没有来自锅炉的运行允许信号;启动急停开关。 氨稀释空气流量控制 氨稀释用空气流量在SCR 系统运行时被设定好,不再调整。两台空气压缩机,一台备用。当第1台空气压缩机输出气体压力低于设定值或发生故障时,第2台空气压缩机自动启动 氨气蒸发器 氨气蒸发器与储罐为一体化构造,加热器放置在无水氨的液体中,通过氨储罐的压力控制加热器。当储罐的压力低于设定压力时,加热器通电加热液氨;

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加热器过热那么断电保护。

SNCR脱硝技术

SNCR脱硝技术是将NH3、尿素等复原剂喷入锅炉炉与NOx进展选择性反响，不用催化剂，因此必须在高温区参加复原剂。复原剂喷入炉膛温度为850～1100℃的区域，迅速热分解成NH3，与烟气中的NOx反响生成N2和水，该技术以炉膛为反响器。 SNCR烟气脱硝技术的脱硝效率一般为30%～80%，受锅炉构造尺寸影响很大。采用SNCR技术，目前的趋势是用尿素代替氨作为复原剂。

1、技术原理

在850～1100℃围，NH3或尿素复原NOx的主要反响为： NH3为复原剂 4 NH3 + 4NO +O2 → 4N2 + 6H2O尿素为复原剂 NO+CO(NH2)2 +1/2O2 → 2N2 + CO2 + H2O

2、系统组成 SNCR系统烟气脱硝过程是由下面四个根本过程完成： 接收和储

存复原剂；在锅炉适宜位置注入稀释后的复原剂； 复原剂的计量输出、与水混合稀释；复原剂与烟气混合进展脱硝反响。

3、技术特点 技术成熟可靠，复原剂有效利用率高系统运行稳定设备模块化，

占地小，无副产品，无二次污染

烟气脱硝系统构成

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4、脱硝系统根本流程和添加剂效果

基于纯氨、氨水和尿素的溶液〔比方satamin和carbamin二次添加剂〕目前在很大程度上比拟流行。 通过选择性非催化复原法，氨基在800℃-1050℃时NO生成氮气和水蒸气： NH2+NO <=> H2O+N2当使用含氨化合物的水溶液时，化合物分解就会释放出氨气。换言之，只有在雾化流体蒸发后氨气才可以从含氨化合物中挥发出来。 自由基之间的反响选择性并不是很强。因此充足的脱除添加剂还是必要的。图1显示了烟气温度950℃时化学配比因子NSR与NOx脱除量的关系。

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5、流程设计和装置描述 燃料添加剂贮存加料装置 Satamin添加剂是一种专

利产品。根据锅炉大小和每年的燃料消耗量，Satamin添加剂一般以每桶200，500和1000公升桶装形式供应。 对于大型装置，一般设置一个较大的储罐和加料控制器，

Satamin和Carbamin是低氨水溶液。因而，在贮料箱的充料过程中，或万一贮料箱遭到破坏，在储存位置附近将不会有有毒气体逸出。储罐中放置一个夹层箱或贮存箱足够使用。如果设备放在室外，贮料箱要考虑伴热或保温，放液区要作防水处理。在充料过程中必须关闭雨水排水阀。罐车利用压缩气来卸液。当往NOx脱除车间输送脱除添加剂时，需要使用磁耦合泵和潜液泵。

6、混合和分配系统 复原剂用水稀释。可以使用自来水或井水来稀释Satamin

和Carbamin复原剂。 如果燃料中没有参加防止上下温腐蚀的添加剂，可以通过混合和分配系统参加 注入系统

稀释后复原剂的加料系统依赖于燃烧室的几何尺寸。带有单相喷嘴的水冷喷枪在锅炉的应用中非常成功。双相喷嘴使用压缩空气的喷枪适合于层燃锅炉。

7、二次排放

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燃烧富硫燃料〔>0.5%的S〕，温度小于350℃时，烟气中高的NH3浓度能够形成硫酸氨。和硫酸氢氨不一样，硫酸氨是一种无污染的副产物。在温度小于160℃时，硫酸氢氨的形成与烟气中SO3量和NH3量有关。硫酸氢氨容易导致 换热器外表结垢腐蚀。但是，通过使用配制合理的脱除添加剂〔Satamin和Carbamin产品〕，就可以防止硫酸氢氨的形成。 改良后的SNCR装置氨排放允许值依赖于锅炉大小，为5—30mg/m3。 NOx脱除装置的设计是根据使用添加剂satamin和carbamin，该系统不影响锅炉效率。反响热量与稀释水蒸发热量相当。

SNCR和SCR的区别

SNCR 的反响剂采用炉膛喷射，不需特殊预留空间。SNCR 不采用催化剂系统不存在压力损失且不会对下游设备造成影响。 SNCR 和SCR 是目前烟气脱硝的常用技术，SNCR和SCR相比具有以下特点。

第一，SNCR 和SCR 最大的不同在于脱硝过程中不使用催化剂，且不导致SO2 /SO3氧化，故造成空预器堵塞的时机非常小。

第二，整个过程没有压力损失，因此不需提高引风机压头，特别是改造机组不需对引风机进展改造，既节省了投资又缩短了建立工期。

第三，SNCR 所需设备占地面积小，且相对于SCR设备简单，施工量减少，缩短了工程实施时间，对于改造机组而言，在场地限制较大的情况下更便于工程实施。

第四，SNCR 工艺整个复原过程在锅炉部进展，不需要另外设立反响器。复原剂通过安装在锅炉墙壁上的喷嘴喷入烟气中。喷嘴布置在燃烧室和省煤器

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之间的过热器区域，锅炉的热量为反响提供了能量，使NOX在这里被复原。反响器、反响器支撑钢构造及其附属烟道的取消，降低了较大一局部投资，减少了大局部安装工作，而且更便于日后的检修、维护工作。 下面对两种脱硝技术进展简单比照。

1. 脱硝效率、工程造价和运行费用

低碳燃烧技术的脱硝效率约在25% ～40%，工程造价较低，运行费用较低; SNCR 技术的脱硝效率约在25% ～40%，工程造价低，运行费用中等; LNB +SNCR 技术脱硝效率约在40% ～70%，工程造价中等，运行费用中等; SCR 技术脱硝效率在80% ～90%，工程造价较高，运行费用中等。

2. 对系统的影响

SCR 和SNCR 技术均可使用NH3或尿素作为复原剂，SCR 反响温度在320℃～400℃，SNCR 反响温度在850℃～1250℃。SCR 的喷射位置多项选择在省煤器与SCR反响器间烟道，因其使用催化剂故易造成SO2 /SO3氧化，易生成NH4HSO4对下游的空预器造成堵塞，并且因为催化剂的存在使系统的压力损失增大。因催化剂的存在必须预留足够的空间架设支撑构造。SNCR 的反响剂采用炉膛喷射，不需特殊预留空间。SNCR 不采用催化剂系统不存在压力损失且不会对下游设备造成影响。

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