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選擇性非催化還原脫硝(SNCR)技術

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添加日期:2017/6/20 11:46:40

產品介紹:

工藝原理

SNCR(Selective Non-Catalytic Reduction)即為選擇性非催化還原法,是一種經濟實用的NOx脫除技術。其原理是以NH3、尿素等作為還原劑,在注入到鍋爐之前霧化或者注入到鍋爐中靠爐內的熱量蒸發霧化。還原劑噴入爐膛溫度為(900~1100)℃的區域,氣相的氨或者尿素就會分解為自由基NH3和NH2,在該溫度區域及氧存在的條件下,還原劑熱分解產物NH3與煙氣中的NOx進行SNCR反應生成N2,該方法是以爐膛為反應器。

其主要反應為:

另也發生反應:

上述主要發生在900-1100℃的溫度范圍內。當溫度超過1100 ℃時,NH3會被氧化成NO,反而造成NOx排放濃度增大。


工藝介紹

SNCR脫硝工藝主要包括以下四個基本過程:

1、接收和儲存還原劑;

2、還原劑的計量輸出、與水混合稀釋;

3、在鍋爐合適位置注入稀釋后的還原劑;

4、還原劑與煙氣混合進行脫硝反應。

5、SNCR 系統采取模塊方式進行設計、制造,主要由還原劑循環模塊、還原劑的水稀釋模塊、還原劑計量模塊、還原劑均分模塊、還原劑注入器等模塊化組件構成。

SNCR系統組成

SNCR脫硝系統主要由以下幾個模塊組成:氨水溶液制備儲存模塊、在線稀釋模塊、計量分配模塊、噴射模塊。

1、氨水溶液制備儲存模塊

氨水溶液經卸氨泵進入氨水儲罐。罐的容積一般滿足3 天的用量要求(氨水濃度一般為20-30%),儲罐一般采用304L或316L不銹鋼制造,儲罐裝有液位計、溫度計、濃度計等測量設備,裝有人孔、梯子及通風孔等。儲罐露天放置時,四周加有隔離防護欄,并采用保溫和蒸汽伴熱使儲罐內溫度不低于30%濃度氨水溶液結晶溫度18℃,并將考慮現場其他情況變量包括地震帶,風載荷、雪載荷和溫度變化等。

2、在線稀釋模塊  

當鍋爐負荷或爐膛出口的NOx濃度變化時,送入爐膛的氨水溶液的量也應隨之變化,這將導致送入噴射器的流量發生變化。若噴射器的流量變化太大,將會影響到霧化噴射效果,從而影響脫硝率和氨殘余。因此,采用在線稀釋模塊,用來保證在運行工況變化時噴嘴中流體流量基本不變。30%濃度氨水溶液和稀釋水通過靜態混合器稀釋成一定比例噴入爐膛。

3、計量與分配模塊  

一般每臺鍋爐配置一個計量分配模塊,包括氨水溶液計量分配模塊和壓縮空氣計量分配模塊。 由在線稀釋模塊輸送過來的低濃度的氨水溶液進入爐前的氨水溶液計量分配模塊。計量分配模塊中安裝有電磁流量計、壓力變送器和電動閥等,通過流量計的讀數來控制調節閥的開度,從而控制每臺鍋爐需要的氨水溶液的流量。經過計量后的氨水溶液在由模塊中的分配母管分為多路,分別通向每只噴槍。在每個支路氨水溶液管上安裝有調節閥、壓力表等裝置,用于調整每支噴槍所需的氨水溶液的流量。噴入爐膛的氨水溶液是經過霧化后噴入的。在每臺鍋爐的計量分配模塊中還設有電動閥,用來調節控制需要的量。

壓縮空氣經過除水除油、調壓處理后被分配到每只噴槍。在每條壓縮空氣支路管中也設有調節閥、壓力表等裝置,用于調整每只噴槍霧化所需的壓縮空氣用量。

4、噴射模塊  

由各個計量分配模塊輸送過來的氨水溶液進入爐前的噴槍,經過噴槍的霧化后送入爐膛或煙道。霧化用的噴槍采用二流體噴槍,二流體噴槍主要由槍體和噴嘴組成,槍體分為內管和外管兩個部分,溶液走內管,壓縮空氣走外管,壓縮空氣在外管中呈螺旋狀前進,在噴嘴出口處呈渦流狀高速噴出與溶液充分混合,通過調節壓縮空氣用量與氨水溶液用量的比例使之達到完全霧化的效果。

5、霧化氣體

霧化氣體一般選用壓縮空氣。壓縮空氣用于加強氨水溶液與爐內煙氣混合,充分混合有利于保證脫硝效果,提高氨水溶液利用率,減少尾部氨殘余。一般噴射器前的壓力應控制在0.5~0.7MPa。 

6、稀釋水  

噴入爐膛的氨水是溶液狀的,溶解氨水的溶劑選擇最廉價易得且溶解能力較強的水。作為氨水溶解劑的水應是具有軟化水質量的純水。


影響SNCR脫硝效率的因素

1、反應溫度,NOx的還原反應發生在特定的溫度范圍內,最佳反應溫度870~1050℃;

2、停留時間,停留時間的大小取決于鍋爐氣路的尺寸和煙氣流經鍋爐氣路的氣速,SNCR系統中,停留時間一般為1~10S;

3、還原劑和煙氣的混合程度,為使還原反應充分進行,還原劑必須與煙氣混合均勻,混合均勻程度取決于鍋爐的結構形狀與氣流通過方式;

4、鍋爐的燃燒方式;

5、NH3/NOx摩爾比;

6、氨泄漏量。


SNCR與SCR相比較的主要特點

1、SNCR的反應劑采用爐膛內噴射,不需特殊預留空間。SNCR 不采用催化劑系統不存在壓力損失。      

2、SNCR不使用催化劑,因此,脫硝還原反應的溫度比較高,比如脫硝劑為氨時,反應溫度窗為850~1100℃。當煙氣溫度大于1050℃時,氨就會開始被氧化成NOx,到1100℃,氧化速度會明顯加快,一方面,降低了脫硝效率,另外一方面,增加了還原劑的用量和成本。當煙氣溫度低于870℃時,脫硝的反應速度大幅降低。  

3、SNCR沒有壓力損失,因此不需提高引風機壓頭,特別是改造機組不需對引風機進行改造。

4、SNCR由于反應溫度窗的緣故,反應時間以及噴氨點的設置、切換受鍋爐爐膛和受熱面布置的限制。   

5、SNCR為了滿足反應溫度的要求,噴氨控制的要求很高。噴氨控制成了SNCR的技術關鍵,也是限制SNCR脫硝效率和運行的穩定性、可靠性的最大障礙。

6、SNCR投資較低,但脫硝效率也較低,一般為30%-50%,SCR的脫硝效率可達60-90%,但投資費用較高。


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