除塵脫硫脫硝系列
發(fā)布時間:2020-10-21
應(yīng)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，簡稱SCR）、選擇性非催化還原技術(shù)（Selective Non-Catalytic Reduction，簡稱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(nèi)、在無催化劑作用下，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(jù)此發(fā)展了SNCR法。在850～1100℃范圍內(nèi)，NH3或尿素還原NOX的主要反應(yīng)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, NH3則會被氧化為：
4NH3+5O2→4NO+6H2O
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)約900℃。當反應(yīng)溫度過高時，由于氨的分解會使NOx還原率降低，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)還原為對大氣沒有多少影響的N2和水。尿素法SCR與氨法SCR的不同點，是要先利用一種設(shè)備將尿素轉(zhuǎn)化為氨之后輸送至SCR觸媒反應(yīng)器。它轉(zhuǎn)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間、駐留時間及溫度，分解出的氨基產(chǎn)物即成為SCR的還原劑，通過觸媒實施化學反應(yīng)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，主要化學反應(yīng)方程式為：
NH2CONH2+H2O→2NH3+CO2
在整個工藝的設(shè)計中，通常是先使氨蒸發(fā)，然后和稀釋空氣或煙氣混合，最后通過分配格柵噴入SCR反應(yīng)器上游的煙氣中。典型的SCR反應(yīng)原理示意圖如下：
在SCR反應(yīng)器內(nèi)，NO通過以下反應(yīng)被還原：
4NO+4NH3+O2→3N2+6H2O
6NO+4NH3→5N2+6H2O
當煙氣中有氧氣時，反應(yīng)第一式優(yōu)先進行，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(yīng)如下：
2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O
6NO2+8NH3→7N2+12H2O
在絕大多數(shù)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。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(tǒng)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(yīng)。有極少量氨不參與反應(yīng)，而是作為氨逃逸離開了反應(yīng)器。一般對于新的催化劑，氨逃逸量很低。但隨著催化劑失活或者表面被飛灰覆蓋或堵塞，氨逃逸量就會增加，為了維持需要的NOX脫除率，就必須增加反應(yīng)器中NH3/NOX摩爾比。當不能保證預先設(shè)定的脫硝效率和（或）氨逃逸量的性能標準時，就必須在反應(yīng)器內(nèi)添加或更換新的催化劑以恢復催化劑的活性和反應(yīng)器性能。從新催化劑開始使用到被更換這段時間稱為催化劑壽命。
2、 工藝設(shè)計
2.1氨水法SNCR脫硝工藝流程簡述
本工程的脫硝工藝系統(tǒng)可分為氨水儲運系統(tǒng)、計量系統(tǒng)、氨水噴射系統(tǒng)、SNCR反應(yīng)系統(tǒng)、脫硝煙道系統(tǒng)、電氣儀表控制系統(tǒng)。
在工業(yè)爐或煙道內(nèi)約900℃的較高煙氣溫度段，煙氣中的NOx有一定的反應(yīng)活性，按照SNCR反應(yīng)的原理，噴入氨水后不需要催化劑，氨水可與部分NOx反應(yīng)，將NOx還原為N2，但沒有催化劑反應(yīng)效率僅能達到約50%。原煙氣小于400mg/Nm3的NOx濃度，僅經(jīng)過SNCR反應(yīng)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(tǒng)的特點
本公司設(shè)計的氨水法SNCR系統(tǒng)工藝特點：
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(jié)省安裝費用和安裝時間。
Ø 不產(chǎn)生二次污染。
2.3 系統(tǒng)組成
2.3.1氨水儲存及供應(yīng)系統(tǒng)
該系統(tǒng)氨區(qū)系統(tǒng)包括氨水儲罐（50m3）、卸氨設(shè)施等。
輸送系統(tǒng)包括氨水輸送泵及循環(huán)管道、噴氨設(shè)施及電控儀表。
氨水由槽罐車運輸?shù)綇S區(qū)，通過卸料泵（采用離心泵）向氨水儲罐內(nèi)注液。氨水卸車和儲存設(shè)備按照就近原則在鍋爐附近空地布置。設(shè)備間距滿足施工、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(nèi)。為避免罐內(nèi)過壓或真空，罐頂部安裝真空閥并帶有安全閥。運行期間，氨水罐液位可實現(xiàn)就地及遠程連續(xù)監(jiān)測。
氨水輸送泵在0.6～0.8Mpa壓力下向SNCR系統(tǒng)提供氨水。一定量的氨水循環(huán)往復，循環(huán)線路的壓力由壓力調(diào)節(jié)閥控制。脫硝所要求的氨水量由安裝在SNCR系統(tǒng)計量模塊的流量控制閥設(shè)定。
氨水系統(tǒng)對罐區(qū)及系統(tǒng)安全設(shè)計要求較高，我們在儲罐設(shè)計上對安全性作了詳細的設(shè)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，在使用過程中不會產(chǎn)生電火花。儲罐的設(shè)計也充分考慮了氨水蒸汽壓高的特點，設(shè)有溫度和壓力監(jiān)測，對儲罐內(nèi)的溫度、壓力進行實時監(jiān)測。
配置罐頂氨氣液封罐，將罐頂揮發(fā)出的氨氣回收進入液封罐，避免氨氣直接排入大氣。
氨區(qū)設(shè)置氨氣泄漏檢測儀，如發(fā)生氨水泄漏，監(jiān)測空氣中氨氣的濃度如果超標，則自控打開噴淋消防設(shè)施，吸收泄漏的氨水保證安全。
2.3.2計量分配系統(tǒng)
鍋爐煙道上配置1套氨水計量分配系統(tǒng)。氨水溶液經(jīng)由氨水輸送泵、氨水管線供應(yīng)。所需氨水量根據(jù)NOx控制排放數(shù)據(jù)所要求的數(shù)量、壓力，由流量計控制、電動調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)、壓力計控制。
2.3.3 稀釋水系統(tǒng)
為了適應(yīng)鍋爐煙氣工況波動的特點，保證還原劑在爐膛內(nèi)與煙氣的充分混合，且局部氨濃度不會過高，將噴入爐膛內(nèi)的氨水濃度控制在10%以下，盡可能提高系統(tǒng)的脫硝效率。
設(shè)置一臺稀釋水罐（10m3），四臺鍋爐共用。自鍋爐的軟水系統(tǒng)引入除鹽水。
稀釋水的輸送通過稀釋水泵來實現(xiàn)。每臺鍋爐設(shè)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，與稀釋水進入靜態(tài)混合器混合稀釋，通過調(diào)節(jié)稀釋水量和氨水溶液流量來調(diào)節(jié)最終的氨水濃度以滿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(qū)鄰近區(qū)域。
稀釋水同時可作為氨水系統(tǒng)的反沖洗水。
2.3.4 噴射系統(tǒng)
還原劑噴射系統(tǒng)的設(shè)計，適應(yīng)鍋爐50％～100％負荷之間的任何負荷持續(xù)安全運行，并能適應(yīng)機組的負荷變化和機組啟停次數(shù)的要求。噴射系統(tǒng)盡量考慮利用現(xiàn)有鍋爐平臺進行安裝和維修。
氨水噴射系統(tǒng)需廠區(qū)供應(yīng)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(tǒng)
• 脫硝裝置控制方式與自動化水平
本脫硝裝置的控制采用PLC實現(xiàn)。
• 控制系統(tǒng)的控制范圍
本項目整套脫硝裝置，包括還原劑儲存及供應(yīng)系統(tǒng)、計量分配和噴射系統(tǒng)以及相關(guān)的輔助設(shè)備。
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