SNCR系統(tǒng)及主要設(shè)備說明

1、SNCR系統(tǒng)及主要設(shè)備說明1.概述美國燃料技術(shù)公司FuelTech,Inc.（以下簡稱為燃料技術(shù)公司）是一家大氣污染控制技術(shù)公司，其主要技術(shù)專注于煙氣脫氮技術(shù)和節(jié)能應(yīng)用。燃料技術(shù)公司通過先進(jìn)的經(jīng)營和管理，提供多項專項技術(shù)和服務(wù)以滿足大氣污染控制客戶的特別需求。通過從一開始就充分地對機械、化學(xué)和控制進(jìn)行改善，燃料技術(shù)公司完善了早期的NOxOUT技術(shù)。自1990年以來，已有400多個商業(yè)機組成功的安裝或即將安裝。燃料技術(shù)公司技術(shù)的基礎(chǔ)是其爐內(nèi)噴射除氮工藝，NOxOUM銷?工藝。燃料技術(shù)公司現(xiàn)擁有或licenses超過45個與NOxOUTX藝相關(guān)的美國專利（見附錄1）。燃料技術(shù)公司在納斯達(dá)克NASD

2、AQ市交易。美國燃料技術(shù)公司致力于經(jīng)濟有效地降低大氣污染，很樂意按照貴公司的要求，提供燃料技術(shù)公司用于華能呼倫貝爾伊敏2X600MVWNOxOUT-SNCR（以下簡稱為SNCR工藝的初步方案，其中包括設(shè)計、供貨、制造、裝配、運輸、調(diào)試及培訓(xùn)服務(wù)。燃料技術(shù)公司的SNC或術(shù)是取得專利權(quán)的技術(shù)和專有工藝（美國專利證書見附件1）,其商業(yè)名稱是NOxOUT（見圖1和附件2,以下簡稱NOxOUT-SNCR）圖1FuelTech尿素SNCR(NOxOUT-SNCF)工藝系統(tǒng)示意圖NOxOU系統(tǒng)采用尿素作為還原劑。與使用氨的脫硝工藝相比，使用尿素的SNCRT藝的優(yōu)點如下：與氨相反，本工藝使用的尿素是無毒、無害

3、的化學(xué)品；由于沒有氨噴射格柵（AIG）、壓縮機、旁路設(shè)計、鋼支撐等大的系統(tǒng)組件因而投資較低，不需要儲存、處理帶壓和危險的無水氨或氨水和相應(yīng)的安全設(shè)備；氣一汽混合條件導(dǎo)致較低的動力需求；使用液態(tài)而不是氣態(tài)反應(yīng)劑，可以更有效地控制反應(yīng)劑噴射模式和反應(yīng)劑分布，保證與煙氣良好的混合，使化學(xué)劑以較低的NH逃逸得到較充分的利用。SNC性能依賴于所謂的“溫度窗”,涉及以下參數(shù)：尿素和NOx反應(yīng)的停留時間；溫度；基線NOx濃度；噴射區(qū)域COft度；還原劑的分布均勻性；氨逃逸。為了達(dá)到高的NOx還原效率并將氨逃逸（或稱為“NH逃逸”）降到最低程度，應(yīng)該滿足下述條件：還原反應(yīng)劑滲透能力強，液滴尺寸合理，分布均勻，

4、與煙氣中的NOx混合良好；在反應(yīng)區(qū)內(nèi)可維持適當(dāng)?shù)臏囟确秶?；在反?yīng)區(qū)內(nèi)可獲得足夠的停留時間；控制系統(tǒng)具有良好響應(yīng)特性，對負(fù)荷變化敏感。燃料技術(shù)公司的NOxOU儂術(shù)采取以下措施，能夠以低的化學(xué)劑使用成本獲得高的NO立原效率：由于燃燒過程的動態(tài)特性，爐膛溫度會在短時間內(nèi)迅速變化，必須在爐膛上幾個不同高度處安裝噴射器以保證在適當(dāng)?shù)臏囟忍巼娙敕磻?yīng)劑；每一項工程應(yīng)用的獨特情況可能對SNCRT藝提出不同白要求，因此FuelTech為每一個應(yīng)用項目建立單獨的計算機模型；燃料技術(shù)公司開發(fā)了新型的化學(xué)劑噴射器，它能在尿素注入煙氣的過程中霧化尿素。該噴射器可以使用壓縮空氣（可達(dá)0.55MPa）作為霧化介質(zhì)，將尿素霧

5、滴噴入煙氣中。該噴射器使尿素霧滴具有合理的液滴尺寸、分布和穿透性，促進(jìn)了尿素與煙氣中NOx的接觸和混合；燃料技術(shù)公司設(shè)計和制造了簡單的化學(xué)劑供給和控制系統(tǒng)，將它們與精確的爐膛流體動力學(xué)分析及化學(xué)動力學(xué)分析相結(jié)合；燃料技術(shù)公司設(shè)計和應(yīng)用了多噴嘴槍式噴射器，多噴嘴槍式噴射器可以強化反應(yīng)劑分配的均勻性和滲透性。2.工藝說明NOxOUT工藝是一個燃燒后的脫硝過程，通過在火力發(fā)電鍋爐，垃圾燃燒爐、窯爐或其他燃燒爐的煙道中噴入適量的NOxOUT陵其他脫硝劑來去除NOx的化學(xué)反應(yīng)過程。NOxOUT患50%的尿素溶液配少量防腐蝕的添加劑。這種脫硝劑的優(yōu)點是容易配置，而且不需特殊的安全法規(guī)來處理。選擇性催化還原

6、（SCR）脫除NO的投資成本受催化劑價格及體積的影響很大，具運行成本主要受催化劑壽命的影響，一種丕皿催化劑的選擇性還原過程特別是脫硝率要求較低時（50%或許更加誘人，這就是選擇性非催化還原技術(shù)（SNCR該技術(shù)是用NH、尿素等還原劑噴入爐內(nèi)與NO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8501250c的區(qū)域，該還原劑（尿素）迅速熱分解成NH并與煙氣中的NO進(jìn)行SNCFK應(yīng)生成降，該方法是以爐膛為反應(yīng)器。研究發(fā)現(xiàn)，在爐膛8001250c這一狹窄的溫度范圍內(nèi)、在無催化劑作用下，NH或尿素等氨基還原劑可選擇性地還原煙氣中的NO,基本上不與煙氣中的Q作用，據(jù)此發(fā)展了S

7、NCR法。在8001250C范圍內(nèi)，NH或尿素還原NOX勺主要反應(yīng)為：NH3為還原劑4NH3+4NO+O2->4+6H2O尿素為還原劑2NO+CONH）2+1。-2NKCO+2HO2不同還原劑有不同的反應(yīng)溫度范圍，此溫度范圍稱為溫度窗。NH3的反應(yīng)最佳溫度區(qū)為8501100Co當(dāng)反應(yīng)溫度過高時，由于氨的分解會使NO巫原率降低，另一方面，反應(yīng)溫度過低時，氨的逃逸增加，也會使NOxa原率降低。反應(yīng)劑利用率是衡量反應(yīng)劑利用程度的指標(biāo)，它與NOx脫除效率可用一個稱為標(biāo)準(zhǔn)化化學(xué)計量比率（NSR）的參數(shù)聯(lián)系在一起。NSR6義如下：zee反應(yīng)劑與入口NOx的實際摩爾比NSR反應(yīng)劑與入口NOx的化學(xué)計量

8、摩爾比反應(yīng)劑利用率、NSRf口NOM兌除效率之間的關(guān)系如下：反應(yīng)劑利用率，%=NOx脫除效率%NSR通過性能試驗關(guān)聯(lián)的FuelTechSNCR工藝和設(shè)計變量有：NOx還原（減排）率，從設(shè)計基線值或以下降到目標(biāo)水平；反應(yīng)劑與NOx的摩爾比（NSR）;達(dá)到NOx還原（減排）率所需的最大反應(yīng)劑流量；最大NH3逃逸；對于多層噴射方式，控制系統(tǒng)適當(dāng)?shù)呢?fù)荷跟隨能力。采用NOxOUTSNCR工藝必須具備以下必要條件：能夠使用計算流體力學(xué)（CFD）和化學(xué)動力學(xué)模型（CKM進(jìn)行工程設(shè)計能力，即將先進(jìn)的虛擬現(xiàn)實設(shè)計技術(shù)與特定燃燒裝置的尺寸、燃料類型和特性、鍋爐負(fù)荷范圍、燃燒方式、煙氣再循環(huán)（如果采用）、爐膛過?？?/p>

9、氣、初始或基線NOx濃度、爐膛煙氣溫度分布、爐膛煙氣流速分布等相結(jié)合進(jìn)行工程設(shè)計；機械系統(tǒng)，包括設(shè)計合理的設(shè)備，例如反應(yīng)劑儲存、計量、分配裝置、噴射組件、監(jiān)視和控制裝置等；特定性質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)劑尿素；應(yīng)用工程包括合理的安裝、調(diào)試和維護。（1）設(shè)計條件CFD模型模擬特定燃燒裝置內(nèi)煙氣流動和溫度，而CKM模型由g據(jù)CFD計算的流動和溫度數(shù)據(jù)來計算尿素與NOx的反應(yīng)，這兩個模型結(jié)合在一起確定最優(yōu)溫度區(qū)域和最佳反應(yīng)劑噴射模式。模型研究能夠?qū)Ox還原率進(jìn)行估計，所以可以確定合理的工藝方案。SNCR勺設(shè)計利用幾十年積累的技術(shù)訣竅和現(xiàn)場經(jīng)驗，系統(tǒng)安裝、操作和維護簡單；（2）設(shè)備條件與SCRX藝不同，燃料類型

10、（例如煤、生物質(zhì)和垃圾等）對SNC性能影響很小。二十多年的現(xiàn)場經(jīng)驗表明，只要存在“SNCR反應(yīng)溫度窗"，SNCRT藝可應(yīng)用于燃燒各種燃料的各種型式的鍋爐。因為SNCR1燃燒后煙氣處理工藝，燃燒裝置的尺寸、類型和燃料類型對SNCRT藝沒有較大影響。該工藝在以煤、油、天然氣、木質(zhì)廢料、城市固態(tài)垃圾或危險垃圾為燃料的燃燒裝置上得到成功驗證。這些燃燒裝置的尺寸和型式各不相同，包括快裝鍋爐、工藝加熱器、焚化爐、循環(huán)或鼓泡流化床、廢熱鍋爐和電站鍋爐等。因此，SNCRlg應(yīng)用于幾乎所有的燃燒裝置，使其NOx排放滿足或超過大多數(shù)NOx排放要求。使用無毒尿素溶液的關(guān)鍵噴入方式，SNCRE藝采用無毒的尿

11、素溶液作為反應(yīng)劑，將其噴入高溫?zé)煔庵校瑥亩鴾p少NOxHF放，其副產(chǎn)物是水、氮氣、二氧化碳、其它無毒氣體和通常的煙道氣成分；（3）化學(xué)藥劑條件尿素溶液的儲存、運輸和處理不需要特殊的安全防護措施。當(dāng)使用高硬度的水稀釋時，F(xiàn)uelTech推薦使用NOxOUTA液（它是濃度為50%勺尿素溶液，添加少量的特殊化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行穩(wěn)定），以加強尿素霧化，將由于時間、溫度和水中雜質(zhì)造成的尿素沉淀減小到最低程度。為了取得高的NO巫原效率并將氨逃逸降到最低，應(yīng)該滿足下述條件：1 .具有強的穿透能力和合理液滴尺寸的還原反應(yīng)劑充分分布，與煙氣中的NOx混合良好。2 .在反應(yīng)區(qū)內(nèi)可維持適當(dāng)溫度范圍的右方原則（theRight

12、-sidePrinciple）。3 .在反應(yīng)區(qū)內(nèi)可獲得足夠的停留時間。4 .具有良好響應(yīng)特性的對負(fù)荷變化敏感能跟隨的自控系統(tǒng)。從SNC番統(tǒng)逃逸的氨可能來自兩種情況，一是由于噴入點煙氣溫度低影響了氨與NO的反應(yīng)；另一種可能是噴入的還原劑過量或還原劑分布不均勻。還原劑噴入系統(tǒng)必須能將還原劑噴入到爐內(nèi)最有效的部位，因為NO的分布在爐膛對流斷面上是經(jīng)常變化的，如果噴入控制點太少或噴到爐內(nèi)某個斷面上的氨不均勻，則會出現(xiàn)分布較高的氨逃逸量。在較大的燃煤鍋爐中，還原劑的均勻分布則更困難，因為較長的噴入距離需要覆蓋相當(dāng)大的爐內(nèi)截面。為保證脫硝反應(yīng)能充分地進(jìn)行，以最少的噴入NH量達(dá)到最好的還原效果，必須設(shè)法使噴

13、入的NH與煙氣良好地混合。若噴入的NH不充分反應(yīng)，則逃逸的NH與SNCRX藝一樣不僅會使煙氣中的飛灰容易沉積在鍋爐尾部的受熱面上，而且煙氣中NH遇到SO會產(chǎn)生NHHSQB造成空氣預(yù)熱器堵塞，并有腐蝕的危險。但是，由于SNCR工藝中沒有催化劑，不會使煙氣中SO濃度增加2-6倍。在相同的逃逸氨濃度時，形成（NH）2SO和NHHSO的可能性較SCR（氐2,6倍。因此，SNCRE藝的逃逸氨一般控制在515Ppm以下，而SCR工藝則必須控制在15ppm。SNCRB氣脫硝技術(shù)的脫硝效率一般為30%60%受鍋爐結(jié)構(gòu)尺寸影響很大，可用作低NOx燃燒技術(shù)的補充處理。美國的SNC或術(shù)在燃煤電廠的工業(yè)應(yīng)用是在80年

14、代開始的，目前世界上SNCRT藝在燃煤電廠的總裝機容量在25GVW100臺機組以上。圖2為一個典型的SNCRT藝布置圖，它由還原儲槽、多層還原劑噴入裝置和與之相匹配的控制儀表等組成。SNC朦統(tǒng)煙氣脫硝過程是由下面四個基本過程完成：接收和儲存還原劑；還原劑的計量輸出、與水混合稀釋；在鍋爐合適位置注入稀釋后的還原劑；還原劑與煙氣混合進(jìn)行脫硝反應(yīng)。冷卻空氣尿素即數(shù)案圖2SNCR工藝流程示意圖,主要設(shè)備說明HFDtJ流量和循環(huán)裝置此一裝置是包括完整自行的高流量、高壓輸送、并包括過濾NOxOUA化學(xué)還原劑的設(shè)備，把NOxOUTA輸送到IZM-3-WMS式噴射層與MNl計量站裝置。此一裝置在工業(yè)鍋爐和點站

15、鍋爐上是有多功能的，這些功能包括：供給化學(xué)還原劑需要輸送的壓力到IZM-3-WM墻式噴射層與MNLg計量站裝置；過濾NOxOUTAW防止阻塞；供給溶液水需要的熱量以防NOxOUTA吉晶;保持NOxOUT儆循環(huán)；為近程或遠(yuǎn)程控制和監(jiān)測系統(tǒng)；供給作內(nèi)函的重復(fù)系統(tǒng)，以保持聯(lián)續(xù)操作。此一裝置有兩個多級離心泵，在線過濾器，在線加熱器，及所有的壓力、溫度、流速、高度儀表/遠(yuǎn)程控制NOxOUTUHFD循環(huán)及NOxOUT儲存系統(tǒng)。DW稀釋水泵裝置此一裝置是高流量、高壓輸送控制把過濾稀釋水輸送到IZM-2-WM1式噴射層與MNL層計量站裝置。此一裝置的主要功能是供給稀釋水所需的壓力和控制到IZM-2-WM注射/

16、噴射區(qū)內(nèi)。使用背壓和多級離心泵可依應(yīng)用系統(tǒng)的要求來調(diào)試控制此工藝。止匕外，過濾的稀釋水可防止阻塞、保持聯(lián)續(xù)操作。此一裝置有兩個多級離心泵，在線過濾器，壓力控制閥，在線加熱器，及所有的壓力、流速儀表/遠(yuǎn)程控制NOxOUTU稀釋水壓力泵裝置。此一裝置是先裝配好并在廠家檢測過的，裝在一不銹鋼底盤上。電器的部分是用NEMA或NEMA4籌級，及NFPA,NEC,IEEE等規(guī)格的電器標(biāo)準(zhǔn)。所有部件，除了在線過濾器是銅制外，均是304或316不銹鋼的。IZM-3-噴射區(qū)計量站裝置噴射區(qū)計量裝置是一級裝置，用于精確計量和獨立控制到鍋爐或焚化爐內(nèi)每個噴射區(qū)的NOxOUTA應(yīng)劑濃度。該裝置采用獨立的化學(xué)劑流量控制

17、，通過區(qū)域壓力控制閥與就地PLC控制器的結(jié)合，為復(fù)雜的應(yīng)用情況提供所需的高水平的控制。該裝置連接并響應(yīng)來自于機組燃燒控制系統(tǒng)、NO/口氧監(jiān)視器的控制信號，自動調(diào)節(jié)反應(yīng)劑流量，對NO冰平、鍋爐負(fù)荷、燃料或燃燒方式的變化做出響應(yīng)，打開或關(guān)閉噴射區(qū)或控制其質(zhì)量流量。每一個區(qū)子裝置可相互獨立地進(jìn)行運行和控制，該特性允許隔離每個子裝置進(jìn)行維修且不會嚴(yán)重影響工藝性能或總體的NO處原效果。噴射區(qū)計量裝置標(biāo)準(zhǔn)的單元包括一個不銹鋼自由基座、主連鎖跳閘盤、儀表和霧化空氣壓力開及儀表空氣調(diào)節(jié)器。每一個區(qū)裝置包括：帶有就地/遠(yuǎn)方選擇器的就地控制盤、化學(xué)劑和水的磁流量表、手動和自動噴射區(qū)隔絕閥、化學(xué)劑和水的控制閥以及嵌

18、入式靜態(tài)混合器。SLP3-DX墻式噴射器分配裝置SLP3-DX-CN（墻式噴射器分配裝置）是放在噴射器前（通常在同一高度），引導(dǎo)并檢查噴射器性能的分配化學(xué)還原劑裝置。霧化空氣和冷卻空氣由此一裝置注入。它們是為了安裝方便已組成好并是及多管型的。另外，此一分配裝置還包括需要的面板。完整的安裝和檢測，包括流速和壓力顯示和壓縮空氣和化學(xué)還原劑量調(diào)閥或表。每一面板均為了就地流速調(diào)節(jié)方便，擺在一單立式的不銹鋼底盤上和有多格珊管式組裝。SLP3-I-NFTL標(biāo)準(zhǔn)墻式噴射器組件每一個噴射器組件都具有適合的尺寸和特性，保證達(dá)到必須的NO就排所需的流量和壓力。噴射器全部用316L不銹鋼制造，噴嘴頭和冷卻護套一般是

19、3/4”管材（外徑0.750”壁厚0.065”）。內(nèi)部霧化管一般是3/8”管材，標(biāo)準(zhǔn)長度為2.5'。每個裝配還包括美國燃料技術(shù)公司的空氣霧化噴射器、用于插入調(diào)整的適配器、用于連接鍋爐支撐的連接件、快裝接頭和用于化學(xué)劑和霧化空氣管路連接的6'長鋼絲編織可彎曲軟管。MNLlg帶伸縮機構(gòu)多噴嘴槍噴射器用于在標(biāo)準(zhǔn)的墻式噴射器不能提供適當(dāng)?shù)母采w的區(qū)域提供化學(xué)劑覆蓋。每一個MNL配有一個伸縮機構(gòu)，當(dāng)噴射器不使用、冷卻水流量不足、冷卻水溫度高或霧化空氣流量不足時，將其從鍋爐中抽出。該噴槍在其后座采用空氣霧化原理，它包含數(shù)對噴嘴，這些噴嘴沿噴槍的長度按一定間隔排列，將化學(xué)劑細(xì)霧送入鍋爐煙氣中。

20、噴槍的長度可以改變，插入長度可達(dá)11'。為了較充分地利用化學(xué)劑和控制氨漏失，可改變噴嘴沿噴槍的長度的間距。該噴槍外管內(nèi)封裝許多內(nèi)管，這些內(nèi)管用以將冷卻水在噴槍內(nèi)循環(huán)，將噴槍溫度降到最低。每根內(nèi)管向一對噴嘴供水。該噴槍需要一個用來控制到噴槍的化學(xué)劑混合物和空氣流量的分配控制盤，一個用來監(jiān)視和控制冷卻水流量和溫度以及伸縮機構(gòu)的控制盤。標(biāo)準(zhǔn)的MNLS過直徑為5.5”的開口插入。伸縮機構(gòu)類似于吹灰器的伸縮機構(gòu)。這些噴槍和伸縮機構(gòu)根據(jù)每一個工程項目的情況特別定制，以滿足工藝學(xué)部門提出的所需的化學(xué)劑覆蓋。MNL-DM2tMNI縮機構(gòu)的分配裝置多噴嘴槍分配裝置安裝在多噴嘴噴槍（MNL）的前面，用來控

21、制到每兩個MNL勺霧化/冷卻空氣、混合的化學(xué)劑和冷卻水的流量?？諝狻⒒旌系幕瘜W(xué)劑可以在該裝置上調(diào)節(jié)，達(dá)到適當(dāng)?shù)目諝?液體質(zhì)量比率，取得最優(yōu)的NO斑原效果。該系統(tǒng)可以在就地控制盤上操作，也可以從計量裝置PLC用戶DCSS統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)方操作。MNL-DM拴制MNL勺伸縮和到每個MNL勺霧化/冷卻空氣、混合的化學(xué)劑和冷卻水的流量。該裝置包括：基于繼電器的控制盤、NEMA4XI制柜和帶有外部操作機構(gòu)的主控制盤斷路器、不銹鋼基座制動器（skids）、馬達(dá)驅(qū)動的混合化學(xué)劑、霧化空氣和冷卻水球閥、溫度組件、冷卻水溫度指示器、檢測霧化空氣流量的壓力開關(guān)、壓力指示器、混合化學(xué)劑流量指示器、冷卻水壓力調(diào)節(jié)器和冷卻水流量指示器。MNL空氣調(diào)節(jié)閥空氣壓力控制回路調(diào)節(jié)MNL的空氣壓力，維持適當(dāng)?shù)撵F化空氣壓力。該壓力控制閥維持MNLRMNL分配裝置的調(diào)節(jié)器上游的足夠的空氣壓力。MN於卻水調(diào)節(jié)裝置對于MNL之壓力控制回路所調(diào)節(jié)之冷卻水壓力，乃為了維持適當(dāng)之流量與溫度。該壓力回路在MNL下游及MN分配裝置之調(diào)節(jié)器內(nèi)，維持了足夠的冷卻水壓力，以調(diào)整維持適當(dāng)之流量與溫度。MN於卻水空氣凈化調(diào)節(jié)器MN於卻水空氣凈化調(diào)節(jié)器是為了把管路中的水，在鍋爐離線不操作時沖出，此調(diào)節(jié)器會供給過濾空氣到MN於卻水管路。溫度監(jiān)測裝置美國燃料技術(shù)公司提供的溫度監(jiān)測系統(tǒng)為一連續(xù)性光學(xué)監(jiān)視器，設(shè)計用來監(jiān)測爐膛內(nèi)煙氣溫度。溫度監(jiān)測器感應(yīng)從飛