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脱硝工艺简介

发布时间:2018-09-03 浏览:



  一、选择性非催化还原( SNCR )工艺

  1、 概述
  选择性非催化还原(SNCR)脱硝技术,是烟气 NOx 的末端处理技术,是把含有氨基的还原剂(尿素或氨水)在不使用催化剂的前提下使用脱销喷枪均匀喷入锅炉内,温度范围为 800~1100℃的区域,选择性的把烟气中的 NOx 还原为无害的 N2和 H2O,以达到减排 NOx 的目的。
  采用氨水作为还原剂的主要化学反应为:
  4NO+4NH3 +O2→4N2+6H2O
  4NH3+2NO2+O2→3N2+6H2O
  采用尿素作为还原剂的主要化学反应为:
  2CO(NH2)2+4NO+O2→4N2+2CO2+4H2O
  6CO(NH2)2+8NO2+O2→10N2+6CO2+12H2O
  2、SNCR优点
  1. 投资成本低,不使用催化剂,运行费用低,经济优势很大。
  2. 不需要对锅炉进行结构性改造,建设周期短。
  3. 对锅炉和生产工艺无不良影响,改造使用后无需调整其他设备的运行。
  4. 与 SCR 相比不产生固体废料。
  5、适合我国现有低吨位燃煤锅炉改造,脱硝效率约为 40%~70%,并可以和低 NOx 燃烧或分级燃烧技术共同使用。
  3、主要影响因素
  1 温度范围
  NOx 的还原反应发生在一特定的温度范围内(最佳的反应温度区间
  850℃~1100℃)。若温度过低,NH3 的反应不完全,容易造成 NH3 逃逸形成二次污染;而温度过高(1400℃以上),NH3 则容易被氧化为 NOx。可见温度过高或过低都会导致还原剂的损失和 NOx 脱除率下降。
  2 反应剂和烟气混合的程度
  还原剂与烟气的混合程度决定了反应的进程和速度,还原剂和烟气在锅炉内是边混合边反应,混合的效果直接决定了脱硝效率的高低。SNCR 脱硝效率偏低的主要原因之一就是混合问题,例如,局部的 NOx 浓度过高,不能被还原剂还原,导致脱硝效率低;局部的 NOx 浓度过低,还原剂未全部发生还原反应,导致还原剂利用率低还增加氨逃逸。因此,还原剂与烟气的混合程度的充分与否,直接影响脱硝效果。
  3 溶液停留的时间
  溶液停留(化学反应)时间:合适的温度范围内反应物在反应器内停留的总时间。在此时间内,NH3 或尿素等还原剂与烟气的混合、水的蒸发、还原剂的分解和 NOx 的还原等步骤须全部完成,一般要求时间为 0.3~0.5s。而雾化状态的氨在锅炉的停留时间长短取决于锅炉烟道的尺寸、烟气流经烟道的速度、溶液雾化状况、雾场与烟气混合的形式等因素。
  4 氨氮比(NSR)
  即反应中氨基与 NO 的摩尔比值,按照 SNCR 反应,还原 1mol NO 需要 1mol氨或 0.5mol 尿素,但实际中还原剂的量要比这个量大,因为实际反应比较复杂,且气体混合不绝对均匀,要达到较好的脱硝效果就必须增大还原剂量。随着氨氮比的增加脱硝效率增加,氨逃逸也会增加,成本升高,目前锅炉 SNCR的经济 NSR 一般控制在 1.2-1.5 左右。
  5 其他因素
  另外,烟气中氧含量、初始 NOx 的含量,还原剂类型和状态等都会影响脱硝效率的高低。
  二、选择性催化还原( SCR )工艺
  1 、 概述
  选择性催化还原法(Selective Catalytic Reduction)简称 SCR,指在
  一定的温度(300℃~420℃)和催化剂的作用下,以氨或尿素作为还原剂使用脱销喷枪喷入炉内,有选择性地与烟气中的氮氧化物反应并生成无毒无污染的氮气和水。该技术可使用氨或尿素为脱硝还原剂。
  采用氨作为还原剂的主要化学反应为:
  4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O
  4NH3+2NO2+O2→3N2+6H2O
  采用尿素作为还原剂的主要化学反应为:
  2CO(NH2)2+4NO+O2→4N2+2CO2+4H2O
  6CO(NH2)2+8NO2+O2→10N2 +6CO2+12H2O
  2、SCR优点
  1. 脱硝效率高,可达 90%以上。
  2. 氨逃逸低。
  3. 大型电站锅炉工业应用广泛。
  3 、SCR缺点
  1. 投资巨大、运行费用高昂;催化剂 2-3 年更换。
  2. 催化剂对温度要求严格反应温度为 300℃~420℃,在反应温度较高时,催化剂会产生烧结及(或)结晶现象;在反应温度较低时,催化剂的活性会因为催化剂表面凝结物堵塞催化剂的微孔而降低。
  三、 SNCR+SCR 联合工艺介绍
  联合 SNCR - SCR 烟气脱硝技术不是选择性催化还原法(以下简称 SCR)工艺与选择性非催化还原法(以下简称SNCR)工艺的简单组合,它是结合了SCR技术高效、SNCR 技术投资省的特点而发展起来的一种新型工艺。该工艺将 SNCR工艺的还原剂使用脱销喷枪喷入炉膛技术与 SCR 工艺利用逃逸氨进行催化反应结合起来,进一步脱除 NOx。混合脱硝工艺以尿素或氨水作为吸收剂,是炉内一种特殊的SNCR 工艺与一种简洁的后端 SCR 脱硝反应器有效结合,充分发挥了 SNCR 工艺投资省和SCR 工艺脱硝效率高的优势。

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