除塵脫硫脫硝系列
發(fā)布時(shí)間:2020-10-21
應用在工業(yè)鍋爐上的煙氣脫硝技術(shù)主要有選擇性催化還原技術(shù)（Selective Catalytic Reduction，簡(jiǎn)稱(chēng)SCR）、選擇性非催化還原技術(shù)（Selective Non-Catalytic Reduction，簡(jiǎn)稱(chēng)SNCR）及SNCR/SCR混合煙氣脫硝技術(shù)。
1.1 SNCR工藝：
在爐膛850～1000℃這一狹窄的溫度范圍內、在無(wú)催化劑作用下，NH3或尿素等氨基還原劑可選擇性地還原煙氣中的NOX ，基本上不與煙氣中的O2作用，據此發(fā)展了SNCR法。在850～1100℃范圍內，NH3或尿素還原NOX的主要反應為：
NH3為還原劑：
4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O
尿素為還原劑：
NO+CO(NH2)2 +1/2O2→2N2+CO2+H2O
當溫度高于1100℃時(shí), NH3則會(huì )被氧化為：
4NH3+5O2→4NO+6H2O
不同還原劑有不同的反應溫度范圍，此溫度范圍稱(chēng)為溫度窗。NH3的反應最佳溫度區約900℃。當反應溫度過(guò)高時(shí)，由于氨的分解會(huì )使NOx還原率降低，另一方面，反應溫度過(guò)低時(shí)，氨的逃逸增加，也會(huì )使NOx還原率降低。
1.2 SCR工藝：
目前常用的SCR工藝主要分為氨法SCR和尿素法SCR兩種。此兩種法都是利用氨對NOX的還原功能，在催化劑的作用下將NOX(主要是NO)還原為對大氣沒(méi)有多少影響的N2和水。尿素法SCR與氨法SCR的不同點(diǎn)，是要先利用一種設備將尿素轉化為氨之后輸送至SCR觸媒反應器。它轉換的方法需將尿素注入分解室中，此分解室提供尿素分解所需的混合時(shí)間、駐留時(shí)間及溫度，分解出的氨基產(chǎn)物即成為SCR的還原劑，通過(guò)觸媒實(shí)施化學(xué)反應后生成氨及水。尿素分解室中分解成氨的方法有熱解法（熱解溫度約400℃）和水解法，主要化學(xué)反應方程式為：
NH2CONH2+H2O→2NH3+CO2
在整個(gè)工藝的設計中，通常是先使氨蒸發(fā)，然后和稀釋空氣或煙氣混合，最后通過(guò)分配格柵噴入SCR反應器上游的煙氣中。典型的SCR反應原理示意圖如下：
在SCR反應器內，NO通過(guò)以下反應被還原：
4NO+4NH3+O2→3N2+6H2O
6NO+4NH3→5N2+6H2O
當煙氣中有氧氣時(shí)，反應第一式優(yōu)先進(jìn)行，因此氨消耗量與NO還原量有一對一的關(guān)系。
在高溫工業(yè)爐煙氣中，NO2一般約占總NOX濃度的5%，NO2參與的反應如下：
2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O
6NO2+8NH3→7N2+12H2O
在絕大多數工業(yè)爐煙氣中，NO2僅占NOX總量的一小部分，因此NO2的影響不顯著(zhù)。某些熔窯燃燒溫度接近1600℃，煙氣中的NO約占NOX總量的95%。
SCR系統NOX脫除效率通常很高，噴入到煙氣中的氨幾乎完全和NOX反應。有極少量氨不參與反應，而是作為氨逃逸離開(kāi)了反應器。一般對于新的催化劑，氨逃逸量很低。但隨著(zhù)催化劑失活或者表面被飛灰覆蓋或堵塞，氨逃逸量就會(huì )增加，為了維持需要的NOX脫除率，就必須增加反應器中NH3/NOX摩爾比。當不能保證預先設定的脫硝效率和（或）氨逃逸量的性能標準時(shí)，就必須在反應器內添加或更換新的催化劑以恢復催化劑的活性和反應器性能。從新催化劑開(kāi)始使用到被更換這段時(shí)間稱(chēng)為催化劑壽命。
2、 工藝設計
2.1氨水法SNCR脫硝工藝流程簡(jiǎn)述
本工程的脫硝工藝系統可分為氨水儲運系統、計量系統、氨水噴射系統、SNCR反應系統、脫硝煙道系統、電氣儀表控制系統。
在工業(yè)爐或煙道內約900℃的較高煙氣溫度段，煙氣中的NOx有一定的反應活性，按照SNCR反應的原理，噴入氨水后不需要催化劑，氨水可與部分NOx反應，將NOx還原為N2，但沒(méi)有催化劑反應效率僅能達到約50%。原煙氣小于400mg/Nm3的NOx濃度，僅經(jīng)過(guò)SNCR反應段能達到200mg/Nm3以下的達標排放標準。
2.2 氨水法SNCR工藝系統的特點(diǎn)
本公司設計的氨水法SNCR系統工藝特點(diǎn)：
Ø 工藝中采用氨水直接注入方法，降低了投資運行費用，也節省安裝費用和安裝時(shí)間。
Ø 不產(chǎn)生二次污染。
2.3 系統組成
2.3.1氨水儲存及供應系統
該系統氨區系統包括氨水儲罐（50m3）、卸氨設施等。
輸送系統包括氨水輸送泵及循環(huán)管道、噴氨設施及電控儀表。
氨水由槽罐車(chē)運輸到廠(chǎng)區，通過(guò)卸料泵（采用離心泵）向氨水儲罐內注液。氨水卸車(chē)和儲存設備按照就近原則在鍋爐附近空地布置。設備間距滿(mǎn)足施工、操作和維護的要求，卸料泵布置靠近道路，并配置快速接頭。儲罐及泵站模塊可安裝于混凝土圍堰內。為避免罐內過(guò)壓或真空，罐頂部安裝真空閥并帶有安全閥。運行期間，氨水罐液位可實(shí)現就地及遠程連續監測。
氨水輸送泵在0.6～0.8Mpa壓力下向SNCR系統提供氨水。一定量的氨水循環(huán)往復，循環(huán)線(xiàn)路的壓力由壓力調節閥控制。脫硝所要求的氨水量由安裝在SNCR系統計量模塊的流量控制閥設定。
氨水系統對罐區及系統安全設計要求較高，我們在儲罐設計上對安全性作了詳細的設計。為了保證儲罐的安全，儲罐上配有的所有儀器儀表均是防爆儀表，在使用過(guò)程中不會(huì )產(chǎn)生電火花。儲罐的設計也充分考慮了氨水蒸汽壓高的特點(diǎn)，設有溫度和壓力監測，對儲罐內的溫度、壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)監測。
配置罐頂氨氣液封罐，將罐頂揮發(fā)出的氨氣回收進(jìn)入液封罐，避免氨氣直接排入大氣。
氨區設置氨氣泄漏檢測儀，如發(fā)生氨水泄漏，監測空氣中氨氣的濃度如果超標，則自控打開(kāi)噴淋消防設施，吸收泄漏的氨水保證安全。
2.3.2計量分配系統
鍋爐煙道上配置1套氨水計量分配系統。氨水溶液經(jīng)由氨水輸送泵、氨水管線(xiàn)供應。所需氨水量根據NOx控制排放數據所要求的數量、壓力，由流量計控制、電動(dòng)調節閥調節、壓力計控制。
2.3.3 稀釋水系統
為了適應鍋爐煙氣工況波動(dòng)的特點(diǎn)，保證還原劑在爐膛內與煙氣的充分混合，且局部氨濃度不會(huì )過(guò)高，將噴入爐膛內的氨水濃度控制在10%以下，盡可能提高系統的脫硝效率。
設置一臺稀釋水罐（10m3），四臺鍋爐共用。自鍋爐的軟水系統引入除鹽水。
稀釋水的輸送通過(guò)稀釋水泵來(lái)實(shí)現。每臺鍋爐設置兩臺稀釋水泵，一用一備。
20%濃度的氨水溶液從儲罐輸出后，與稀釋水進(jìn)入靜態(tài)混合器混合稀釋?zhuān)ㄟ^(guò)調節稀釋水量和氨水溶液流量來(lái)調節最終的氨水濃度以滿(mǎn)足鍋爐不同負荷的要求。
稀釋水罐和稀釋水輸送泵布置在氨水罐區鄰近區域。
稀釋水同時(shí)可作為氨水系統的反沖洗水。
2.3.4 噴射系統
還原劑噴射系統的設計，適應鍋爐50％～100％負荷之間的任何負荷持續安全運行，并能適應機組的負荷變化和機組啟停次數的要求。噴射系統盡量考慮利用現有鍋爐平臺進(jìn)行安裝和維修。
氨水噴射系統需廠(chǎng)區供應凈化壓縮空氣，每臺鍋爐SNCR脫硝使用量約2m3/min。
2.3.5 電氣控制系統
• 脫硝裝置控制方式與自動(dòng)化水平
本脫硝裝置的控制采用PLC實(shí)現。
• 控制系統的控制范圍
本項目整套脫硝裝置，包括還原劑儲存及供應系統、計量分配和噴射系統以及相關(guān)的輔助設備。
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