SCR和SNCR脫硝技術(shù)

1、SCR和SNCR兌硝技術(shù)SCR兌硝技術(shù)SCF裝置運(yùn)行原理如下:氨氣作為兌硝劑被噴入高溫?zé)煔鈨断跹b置中，在催化劑的作用下將煙氣中NOx分解成為N2和 H20其反應(yīng)公式如下：催化劑4N0 + 4NH3 +024N2 + 6H2O催化劑NO +N02 + 2NH32N2 + 3H20一般通過(guò)使用適當(dāng)?shù)拇呋瘎?，上述反?yīng)可以在200 C450 C的溫度范圍內(nèi)有效進(jìn)行，在NH3 /NO = 1的情況下，可以達(dá)到8090%勺脫硝效率。煙氣中的NOx濃度通常是低的，但是煙氣的體積相對(duì)很大，因此用在SCF裝置的催化劑一定 是高 性能。因此用在這種條件下的催化劑一定滿足燃煤鍋爐高可靠性運(yùn)行的要求。煙氣脫硝技術(shù)特點(diǎn)

2、SCR脫硝技術(shù)以其脫除效率高，適應(yīng)當(dāng)前環(huán)保要求而得到電力行業(yè)高度重視和廣泛的應(yīng)用。在 環(huán)保要求嚴(yán)格的發(fā)達(dá)國(guó)家例如德國(guó)，日本，美國(guó)，加拿大，荷蘭，奧地利，瑞典，丹麥等國(guó)SCR脫硝技術(shù) 已經(jīng)是應(yīng)用最多、最成熟的技術(shù)之一。根據(jù)發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)，SCR脫硝技術(shù)必然會(huì)成為我國(guó)火力 電站燃煤鍋爐主要的脫硝技術(shù)并得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。圖1為SCR煙氣脫硝系統(tǒng)典型工藝流程簡(jiǎn)圖。SCR兌硝系統(tǒng)一般組成圖1為SCR煙氣脫硝系統(tǒng)典型工藝流程簡(jiǎn)圖,SCR系統(tǒng)一般由氨的儲(chǔ)存系統(tǒng)、氨與空氣混 合系 統(tǒng)、氨氣噴入系統(tǒng)、反應(yīng)器系統(tǒng)、省煤器旁路、SCR旁路、檢測(cè)控制系統(tǒng)等組成。液氨從液氨槽車由卸料壓縮機(jī)送人液氨儲(chǔ)槽，再經(jīng)過(guò)蒸發(fā)槽

3、蒸發(fā)為氨氣后通過(guò)氨緩沖槽和輸送管 道進(jìn)人鍋爐區(qū)，通過(guò)與空氣均勻混合后由分布導(dǎo)閥進(jìn)入SCR反應(yīng)器內(nèi)部反應(yīng),SCR反 應(yīng)器設(shè)置于 空氣預(yù)熱器前，氨氣在SCR反應(yīng)器的上方，通過(guò)一種特殊的噴霧裝置和煙氣均勻分布混合，混 合后煙氣通過(guò)反應(yīng)器內(nèi)催化劑層進(jìn)行還原反應(yīng)。SCR系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)主要有反應(yīng)器入口 NOx濃度、反應(yīng)溫度、反應(yīng)器內(nèi)空間速度或還原劑的 停留時(shí)間、NH3/NOX摩爾比、NH3的逃逸量、SCR系統(tǒng)的脫硝效率等。氨儲(chǔ)存' 混合系統(tǒng)每個(gè)SCR反應(yīng)器的氨儲(chǔ)存系統(tǒng)由一個(gè)氨儲(chǔ)存罐，一個(gè)氨氣/空氣混合器，兩臺(tái)用于氨稀釋的空氣 壓縮機(jī)（一臺(tái)備用）和閥門，氨蒸發(fā)器等組成。氨儲(chǔ)存罐可以容納15天使用的

4、無(wú)水氨，可充 至85%的儲(chǔ)罐體積，裝有液面儀和溫度顯示儀。液氨汽化采用電加熱的方式，同時(shí)保證氨氣/空 氣混合器內(nèi)的壓力為350 kPao NH3和煙氣混合的均勻性和分散性是維持低NH3逃 逸水平的 關(guān)鍵。為了保證煙氣和氨氣在煙道分散好、混合均勻，可以通過(guò)下面方式保證混合：在反應(yīng)器 前安裝靜態(tài)混合器；增加NH3噴入的能量;增加噴點(diǎn)的數(shù)量和區(qū)域；改進(jìn)噴射的分 散性和方向；在 NH3噴入后的煙道中設(shè)置導(dǎo)流板；同時(shí)還應(yīng)根據(jù)冷態(tài)流動(dòng)模型試驗(yàn)結(jié)果和數(shù)學(xué)流動(dòng)模型計(jì)算結(jié)果 對(duì)噴氨系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。噴氨系統(tǒng)噴氨系統(tǒng)根據(jù)鍋爐負(fù)荷、反應(yīng)器入口 NOx濃度、反應(yīng)器出口 NOx濃度測(cè)量的反饋信號(hào)，控 制 氨的噴入量。

5、反應(yīng)器系統(tǒng)SCF反應(yīng)器采用固定床形式，催化劑為模塊放置。反應(yīng)器內(nèi)的催化劑層數(shù)取決于所需的催化劑反 應(yīng)表面積。典型的布置方式是布置二至三層催化劑層。在最上一層催化劑層的上面，是一層無(wú)催 化劑的整流層，其作用是保證煙氣進(jìn)入催化劑層時(shí)分布均勻。通常，在第三層催化劑下面還有一 層備用空間，以便在催化劑活性降低時(shí)加入第四層催化劑層。在反應(yīng)器催化劑層間設(shè)置吹灰裝 置，定時(shí)吹灰，吹掃時(shí)間30120分鐘，每周12次。如有必要，還應(yīng)進(jìn)行反應(yīng)器內(nèi)部的定 期清理。反應(yīng)器下設(shè)有灰斗，與電廠排灰系統(tǒng)相連，定時(shí)排灰。省煤器和反應(yīng)器旁路系統(tǒng)在省煤器前和反應(yīng)器之間設(shè)置旁路，稱之為省煤器旁路。當(dāng)鍋爐負(fù)荷降低，煙氣流量減少，進(jìn)入

6、 反應(yīng)器的煙氣溫度低于要求值時(shí)，旁路開(kāi)通，向反應(yīng)器導(dǎo)入高溫?zé)煔猓岣叻磻?yīng)器內(nèi)的 溫度。此 外，在反應(yīng)器入口和出口間裝有一個(gè)大的旁路，稱之為反應(yīng)器旁路。反應(yīng)器旁路的作用是:鍋爐負(fù) 荷降低時(shí)使用。例如開(kāi)機(jī)和停機(jī)時(shí)使用，低負(fù)荷時(shí)使用和季節(jié)性使用。以防止低溫造成催化劑中 毒及催化劑污染。所有SCR系統(tǒng)旁路的插板門均要保證零泄露。催化劑催化劑是電廠SCRI藝的核心，它約占其投資的1/3。為了使電站安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，對(duì)SCRI 藝使用的催化劑應(yīng)達(dá)到下列要求：低溫度時(shí)在較寬溫度范圍具有較高的活性高選擇性（SO2向SO3轉(zhuǎn)換率和其他方面作用低即副反應(yīng)少）對(duì)二氧化硫（SO2）、鹵族酸（HCI, HF）和堿金屬（N

7、a2OK2O和重金屬（如As）具 有化學(xué)穩(wěn)定性克服強(qiáng)烈溫度波動(dòng)的穩(wěn)定性對(duì)于煙道壓力損失小壽命長(zhǎng)、成本低理想的催化劑應(yīng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：1高活性;2抗中毒能力強(qiáng)；3好的機(jī)械 強(qiáng)度和耐磨損性；4.有合適的工作溫度區(qū)間。SCF測(cè)量控制系統(tǒng)反應(yīng)溫度控制在一定溫度范圍內(nèi)，隨反應(yīng)溫度提高，NOx脫除率急劇增加，脫硝率達(dá)到最大值時(shí)，溫度繼續(xù) 升 高會(huì)使NH3氧化而使脫硝率下降；反應(yīng)溫度過(guò)低，煙氣脫硝反應(yīng)不充分，易產(chǎn)生NH3的逃 逸。因此要對(duì)SCR系統(tǒng)入口煙氣溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)并通過(guò)調(diào)節(jié)省煤器旁路開(kāi)度控制SCR系統(tǒng)入口煙 氣溫 度氨量控制在NH3/NOX摩爾比小于1時(shí)，隨NH3/NOx摩爾比增加，脫硝效率提高明顯；NH

8、3投入量超過(guò)需要量，NH3會(huì)造成二次污染，一般控制NH3 /NOx摩爾比在1.0左右。NH3的流量控制 閥調(diào) 節(jié)控制NH3的流量，控制系統(tǒng)根據(jù)反應(yīng)器入口 NOx的濃度、煙氣流量、反應(yīng)器出口所要求NOx的 排放濃度和氨的逃逸濃度計(jì)算出氨的供給流量。為保證人身和設(shè)備安全，發(fā)生下列情況， 氨氣閥門自動(dòng)關(guān)閉：低的煙氣流量；高的氨氣/空氣比；催化劑入口煙氣溫度過(guò)高；催化劑入口煙 氣 溫度過(guò)低；沒(méi)有來(lái)自鍋爐的運(yùn)行允許信號(hào)；啟動(dòng)急停開(kāi)關(guān)。氨稀釋空氣流量控制氨稀釋用空氣流量在SCR系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)被設(shè)定好，不再調(diào)整。兩臺(tái)空氣壓縮機(jī)，一臺(tái)備用。當(dāng)?shù)?臺(tái)空氣壓縮機(jī)輸出氣體壓力低于設(shè)定值或發(fā)生故障時(shí)，第2臺(tái)空氣壓縮機(jī)自動(dòng)

9、啟動(dòng) 氨氣蒸發(fā)器 氨氣蒸發(fā)器與儲(chǔ)罐為一體化結(jié)構(gòu)，加熱器放置在無(wú)水氨的液體中，通過(guò)氨儲(chǔ)罐內(nèi)的壓力控制加熱 器。當(dāng)儲(chǔ)罐內(nèi)的壓力低于設(shè)定壓力時(shí)，加熱器通電加熱液氨；加熱器過(guò)熱則斷電保護(hù)。SNCR兌硝技術(shù)SNCR兌硝技術(shù)是將NH3尿素等還原劑噴入鍋爐爐內(nèi)與NOx進(jìn)行選擇性反應(yīng)，不用催化劑，因 此必須在高溫區(qū)加入還原劑。還原劑噴入爐膛溫度為8501100C的區(qū)域，迅速熱分解 成NH3 與煙氣中的NOx反應(yīng)生成N2和水，該技術(shù)以爐膛為反應(yīng)器。SNCR0氣脫硝技術(shù)的脫硝效率一般為30%80%受鍋爐結(jié)構(gòu)尺寸影響很大。采用SNCF技 術(shù)，目前的趨勢(shì)是用尿素代替氨作為還原劑。1 V技術(shù)原理在850門00C范圍內(nèi)，

10、NH3或尿素還原NOX勺主要反應(yīng)為:NH3為還原劑4 NH3 + 4NO +02 4N2 + 6H2O尿素為還原劑NO+CO(NH2)2 +1/202 2N2 + CO2 + H202、系統(tǒng)組成SNCRg統(tǒng)煙氣脫硝過(guò)程是由下面四個(gè)基本過(guò)程完成：接收和儲(chǔ)存還原劑；在鍋爐合適位置注入 稀釋后的還原劑；還原劑的計(jì)量輸出、與水混合稀釋；還原劑與煙氣混合進(jìn)行脫硝反應(yīng)。3、技術(shù)特點(diǎn)技術(shù)成熟可靠，還原劑有效利用率高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定設(shè)備模塊化，占地小，無(wú)副產(chǎn)品，無(wú)二次污 染煙氣脫硝系統(tǒng)構(gòu)成4、脫硝系統(tǒng)基本流程和添加劑效果基于純氨、氨水和尿素的溶液(比如satamin和carbamin 次添加劑)目前在很大程度上比

11、較流 行。通過(guò)選擇性非催化還原法，氨基在8001050 C時(shí)NO生成氮?dú)夂退魵猓篘H2+NO <=> H2O+N2當(dāng)使用含氨化合物的水溶液時(shí)，化合物分解就會(huì)釋放出氨氣。換言之，只 有在霧化流體蒸發(fā)后氨氣才可以從含氨化合物中揮發(fā)出來(lái)。自由基之間的反應(yīng)選擇性并不是很強(qiáng)。因此充足的脫除添加劑還是必要的。圖1顯示了煙 氣溫度9501時(shí)化學(xué)配比因子NSR與NOx脫除量的關(guān)系。5、流程設(shè)計(jì)和裝置描述燃料添加劑貯存加料裝置Satamin添加劑是一種專利產(chǎn)品。根據(jù)鍋爐大小和每年的燃料消耗量，Satamin添加劑一般 以 每桶200, 500和1000公升桶裝形式供給。對(duì)于大型裝置，一般設(shè)置一個(gè)較

12、大的儲(chǔ)罐和加料控制器，Satamin和Carbamin是低氨水溶液。因而，在貯料箱的充料過(guò)程中，或萬(wàn)一貯料箱遭到破壞， 在儲(chǔ)存位置附近將不會(huì)有有毒氣體逸出。儲(chǔ)罐中放置一個(gè)夾層箱或貯存箱足夠使用。如果設(shè)備放 在室外，貯料箱要考慮伴熱或保溫，放液區(qū)要作防水處理。在充料過(guò)程中必須 關(guān)閉雨水排水閥。 罐車?yán)脡嚎s氣來(lái)卸液。當(dāng)往NOx脫除車間輸送脫除添加劑時(shí)，需要使用磁耦合泵和潛液泵。6、混合和分配系統(tǒng) 還原劑用水稀釋。可以使用自來(lái)水或井水來(lái)稀釋Satamin Carbamin 還原劑。如果燃料中沒(méi)有加入防止高低溫腐蝕的添加劑，可以通過(guò)混合和分配系統(tǒng)加入 注入系 統(tǒng)稀釋后還原劑的加料系統(tǒng)依賴于燃燒室的幾

13、何尺寸。帶有單相噴嘴的水冷噴槍在鍋爐的應(yīng)用 中非常成功。雙相噴嘴使用壓縮空氣的噴槍適合于層燃鍋爐。7、二次排放燃燒富硫燃料（0.5%的S）,溫度小于350C時(shí)，煙氣中高的NH3濃度能夠形成硫酸氨。和 硫 酸氫氨不一樣，硫酸氨是一種無(wú)污染的副產(chǎn)物。在溫度小于160C時(shí)，硫酸氫氨的形成與煙氣中 S03量和NH3量有關(guān)。硫酸氫氨容易導(dǎo)致?lián)Q熱器表面結(jié)垢腐蝕。但是，通過(guò)使用配制合理的脫除添加劑（Satamin和Carbamin產(chǎn)品）, 就可以避免硫酸氫氨的形成。改進(jìn)后的SNCR裝置氨排放允許值依賴于鍋爐大小，為530mg/m3NOx脫除裝置的設(shè)計(jì)是根據(jù)使用添加劑satamin和carbamin,該系統(tǒng)不

14、影響鍋爐效率。反應(yīng)熱 量與稀釋水蒸發(fā)熱量相當(dāng)。SNCR和SCR的區(qū)另IJSNCR的反應(yīng)劑采用爐膛內(nèi)噴射，不需特殊預(yù)留空間。SNCR不采用催化劑系統(tǒng)不存在壓力損失且不會(huì)對(duì)下游設(shè)備造成影響。SNCR和SCR是目前煙氣脫硝的常用技術(shù)，SNCF和H SCF相比具有以下 特點(diǎn)。第一，SNCR和SCR最大的不同在于脫硝過(guò)程中不使用催化劑，且不導(dǎo)致SO2 /SO3氧 化，故造成空預(yù)器堵塞的機(jī)會(huì)非常小。第二，整個(gè)過(guò)程沒(méi)有壓力損失，因此不需提高引風(fēng)機(jī)壓頭，特另是改造機(jī)組不需對(duì)引風(fēng) 機(jī)進(jìn) 行改造，既節(jié)省了投資又縮短了建設(shè)工期。第三，SNCR所需設(shè)備占地面積小，且相對(duì)于SCR設(shè)備簡(jiǎn)單，施工量減少，縮短了工程 實(shí) 施

15、時(shí)間，對(duì)于改造機(jī)組而言，在場(chǎng)地限制較大的情況下更便于工程實(shí)施。第四，SNCRI藝整個(gè)還原過(guò)程在鍋爐內(nèi)部進(jìn)行，不需要另外設(shè)立反應(yīng)器。還原劑通過(guò)安裝 在鍋爐墻壁上的噴嘴噴入煙氣中。噴嘴布置在燃燒室和省煤器之間的過(guò)熱器區(qū)域，鍋爐的熱 量為反應(yīng)提供了能量，使NOX在這里被還原。反應(yīng)器、反應(yīng)器支撐鋼結(jié)構(gòu)及其 附屬煙道的 取消，降低了較大一部分投資，減少了大部分安裝工作，而且更便于日后的檢修、維護(hù)工 作。下面對(duì)兩種脫硝技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單對(duì)比。1. 脫硝效率、工程造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用低碳燃燒技術(shù)的脫硝效率約在25%40%工程造價(jià)較低，運(yùn)行費(fèi)用較低；SNCR技術(shù)的脫硝 效率約在25%40%工程造價(jià)低，運(yùn)行費(fèi)用中等；LNB +SNCR技術(shù)脫硝效率約 在40% 70%,工程造價(jià)中等，運(yùn)行費(fèi)用中等；SCR技術(shù)脫硝效率在80%90%,工程 造價(jià)較高，運(yùn)行費(fèi)用中等。2. 對(duì)系統(tǒng)的影響S