南通天长化工设备有限公司
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氨空混合技术
工业锅炉烟气的技术脱硝过程
发布时间: 2016-1-10
脱硝工艺
1、 脱硝工艺介绍
  氮氧化物(NOx)是在燃烧工艺过程中由于氮的氧化而产生的气体,它不仅刺激人的呼吸系统,损害动植物,破坏臭氧层,而且也是引起温室效应、酸雨和光化学反应的主要物质之一
。世界各地对NOx的排放限制要求都趋于严格,而火电厂、垃圾焚烧厂和水泥厂等作为NOx气体排放的最主要来源,其减排更是受到格外的重视。
  目前全世界降低电厂锅炉NOX排放行之有效的主要方法大致可分为以下四种:
(1)低氮燃烧技术,即在燃烧过程中控制氮氧化物的生成,主要适用于大型燃煤锅炉等;低NOX燃烧技术只能降低 NOX 排放值的30~50%,要进一步降低NOX 的排放, 必须采用烟气脱硝技术。
(2)选择性催化还原技术(SCR, Selective Catalytic Reduction),主要用于大型燃煤锅炉,是目前我国烟气脱硝技术中应用最多的;
(3)选择性非催化还原技术(SNCR,Selective Non-Catalytic Reduction),主要用于垃圾焚烧厂等中、小型锅炉,技术成熟,但其效率低于SCR法;投资小,建设周期短。
(4)选择性催化还原技术(SCR)+选择性非催化还原技术(SNCR),主要用于大型燃煤锅炉低NOx排放和场地受限情况,也比较适合于旧锅炉改造项目。
  采用选择性非催化还原法(SNCR)技术来降低电厂锅炉NOx排放。为此,将电厂SNCR脱硝法介绍如下:
2、选择性非催化还原法(SNCR)技术介绍
 1) SNCR 脱硝技术是一种较为成熟的商业性 NOx控制处理技术。SNCR 脱硝方法主要是将还原剂在850~1150 ℃ 温度区域喷入含 NOx 的燃烧产物中, 发生还原反应脱除 NOx , 生成氮气和水。SNCR 脱硝在实验室试验中可达到 90%以上的 NOx脱除率。在大型锅炉应用上, 短期示范期间能达到75%的脱硝效率。SNCR 脱硝技术是 20世纪 70 年代中期在日本的一些燃油、燃气电厂开始应用的, 80 年代末欧盟国家一些燃煤电厂也开始了SNCR 脱硝技术的工业应用, 美国 90 年代初开始应用 SNCR 脱硝技术, 目前世界上燃煤电厂SNCR 脱硝工艺的总装机容量在 2GW 以上。
  本工程SNCR 脱硝系统选用的脱硝剂是氨水。将氨水稀释成一定比例的稀氨水, 用输送泵送至炉前喷枪。
2)SNCR工作原理
 选择性非催化还原(SNCR)脱硝工艺是将含有 NHx 基的还原剂(如氨气、 氨水或者尿素等)喷入炉膛温度为850℃-1150℃的区域,还原剂通过安装在屏式过热器区域的喷枪喷入,该还原剂迅速热分解成 NH3和其它副产物,随后 NH3 与烟气中的 NOx 进行 SNCR 反应而生成 N2和H2O。
3)SNCR系统组成
  本方案采用典型的SNCR脱硝工艺,其系统主要由本系统主要包括:卸氨模块(还原剂制备模块)、还原剂储存模块、浓度调整(稀释)模块、计量分配模块、喷射模块以及SNCR控制模块等六部分组成。
4)SNCR工艺流程
  SNCR的典型工艺流程为:还原剂—>锅炉/窑炉(反应器)—>除尘脱硫装置—>引风机—>烟囱。还原剂以氨水(尿素溶液)为主,20%氨水溶液(或尿素需增加制备模块制成尿素溶液)经输送化工泵送至静态混合器,与稀释水模块送过来的软化水进行定量的混合配比,通过计量分配装置精确分配到每个喷枪,然后经过喷枪喷入炉膛,实现脱硝反应。如下图所示:
向左转|向右转
5)SNCR反应过程
 1、NH3 作为还原剂:
  4NO+4NH3+O2—>4N2+6H2O
  2NO+4NH3+2O2—>3N2+6H2O
  6NO2+8NH3—>7N2+12H2O
 2、尿素作为还原剂:
  CO(NH2)2+ 2NO→ 2N2+CO2+2H2O
  CO(NH2)2+ H2O—>2NH3+CO2
  4NO+4NH3+O2—>4N2+6H2O
  2NO+4NH3+2O2—>3N2+6H2O
  6NO2+8NH3—>7N2+12H2O
6) SNCR技术特点
  1、脱硝效率可达75%。
  2、氨逃逸较高8~12ppm。
  3、系统简单,投资省。
  4、无催化剂,运行费用省。
  5、占地面积小。
  SNCR技术投资成本低,建设周期短,脱硝效率中等,比较适用于缺少资金的发展中国家和适用于对现有中小型锅炉的改造。这种技术的不足之处就是 NOx的脱除效率不高,氨逃逸比较高。所以单独使用 SNCR技术受到了一些限制。但对于中小型机组或老机组改造,由于它在经济性能方面的优势,仍不失其吸引力。
  SNCR法不使用催化剂,采用炉膛喷射脱硝,氨还原NOx在850-1150℃这一狭窄温度范围内进行。喷入的氨与烟气良好混合是保证脱硝还原反应充分进行、使用最少量氨达到最好效果的重要条件。若喷入的氨未充分反应,则泄漏的氨会影响锅炉炉尾部受热面,不仅使烟气飞灰容易沉积在受热面,且烟气中氨遇到三氧化硫会生成硫酸氨,易堵塞空气预热器,并有腐蚀危险。
目前,国外对 SNCR的研究除了进一步提高其效率和安全性之外,另一个重点是对 SNCR和其它脱硝技术的联合应用的研究。
SNCR工艺的经济性分析
  SNCR工艺以锅炉炉膛为反应器,可通过对锅炉外围的改造来实现对烟气的脱硝,工程建设周期短,其投资成本和运行成本与其它脱硝技术相比都是比较低的,因此非常适合对现有锅炉进行改造,特别适合于中小型锅炉的脱硝改造。一方面在较低投资条件下有效提高了脱硝的效率,另一方面,也很好的控制了氨逃逸,为国家环保事业做出了贡献。