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SCR脱硝
时间: 2023-12-14 浏览次数:1163
———————————— ◆  火电厂烟气脱硝基本概念 ◆ ————————————
>>概念
       烟气脱硝是NOx生成后的控制措施,即对燃烧后产生的含NOx的烟气进行脱氮处理的技术方法。
       氮氧化物(NOx)一般包括NO 、NO2 、 N2O 、 N2O3 、 N2O4 、 N2O5 等,但是大气主要污染物还是NO 和NO2 。
       火力发电厂燃煤锅炉燃烧烟气中(脱硝前)的氮氧化物NOx主要包括NO、NO2,其中NO约占NOx排放总量的95%(体积浓度),NO2约占NOx排放总量的5%(体积浓度)。
 
>>氮氧化物生成机理
       1、燃料型NOx
       燃料型NOx是指燃料中氮的化合物在燃烧过程中被氧化所生成的NOx。燃料型NOx是燃煤电厂锅炉产生NOx的主要途径,大约占NOx总量的75%-90%。
       2、热力型NOx
       热力型NOx是指空气中的氧气和氮气在燃料燃烧时的高温环境下生成NO和NO2的总和。反应式如下:
N2 + O2→2NO
NO+O2 →NO2
       3、其他方面:
       瞬态型的NOx:分子氮在火焰前沿的早期阶段,在碳氢化合物的参与影响下,通过中间产物转换的NOx,这部分数量很少,一般不予考虑。
 
>>氮氧化物生成机理
       根据NOx生成机理,世界上控制NOx的技术主要包括燃烧时尽量避免NOx的生成技术和NOx生成后的烟气脱除技术。
       1、减少NOx燃烧技术
       减少热力NO的措施:①减少燃烧最高温度区域范围;②降低燃烧峰值温度;③降低燃烧的过量空气系数和局部氧气浓度。
       减少燃料NO的措施:①减少过量空气系数;②控制燃料与空气的前期混合;③提高入炉的局部燃烧浓度;④利用中间生成物反应降低NOx产量。
       2、烟气脱硝
       随着环保要求不断提高,各种低氮燃烧技术降低NOx的排放不能满足环保的要求,需采取燃烧后的烟气脱硝处理。
       3、燃料分级燃烧
       燃料分级燃烧的原理来自于氮氧化物的化学特征,氮氧化物与烃基加上一氧化碳、氢气、碳等在一定条件下,发生反应变回氮气。这种方法的优点是效率非常高,一次反应可以使排放量降低一半左右,并且通过反应还可以起反馈作用,抑制氮氧化物的再生。
 
———————————————◆  烟气脱硝SCR工艺 ◆———————————————
       目前世界上使用最广泛的方法是选择性催化还原法(SCR) 和选择性非催化还原(SNCR) 。
       SCR技术:选择性催化还原法(SCR为Selected Catalytic Reduction英文缩写)。
       SNCR技术:选择性非催化还原法(SNCR英文缩写为Selected Non-Catalytic Reduction英文缩写)。
       SNCR/SCR混合法技术:选择性非催化还原法和选择性催化还原法的混合技术。
 
>>温度窗
      任何一个化学反应都存在适宜反应发生的温度,通常把这个温度区间称为“温度窗”。NH3对NOx选择还原在有催化剂和没催化剂存在的情况下,具有不同的反应“温度窗”。在不添加催化剂的时候, NH3对NOx理想还原温度窗为850-1200℃,如果温度低于这个区间,还原反应速度就变得缓慢。催化剂的作用能提高化学反应速率,而自身结构和性质不发生变化。正是由于催化剂的加入,使NH3对NOx还原温度窗降低到250-420 ℃。不同的催化剂种类,温度窗也有所不同。
 
>>SCR技术原理
       选择性催化还原法(SCR技术)是以氨(NH3)作为还原剂,在催化剂作用下,将NOx的还原成无害的N2和H2O。 NH3有选择的与烟气中NOx反应,而自身不被烟气中的残余的O2氧化,因此称这种方法为“选择性”。
       有氧条件下反应式如下:
4NO + 4NH3 + O2→ 4N2+ 6H2O
2NO2 + 4NH3 + O2→ 3N2 + 6H2O 

>>SCR反应原理示意图

 
>>SCR工艺流程
       整个SCR烟气脱硝系统分为两大部分,即SCR反应器和还原剂存储及供应系统。
       1、SCR反应器
       一般SCR反应器布置在锅炉省煤器与空预器之间,温度为350℃左右的位置。烟气从省煤器底部导出,与带有气氨的稀释空气混合,经一段烟道稳流,通过导流板进SCR反应器反应。烟气经脱硝后进空预器。
       2、还原剂存储及供应系统
       氨水存储及供应系统包括氨水储罐、卸氨泵和氨水输送泵、氨气稀释槽、废水泵、废水池等等。此套系统提供氨水供脱硝反应使用。氨水的供应由液氨槽车运送,利用氨水卸料泵将氨水由槽车输入氨水储罐内。
       尿素储存及供应系统包括尿素溶解罐、尿素溶液储存罐、转存泵、尿素溶液输送泵,稀释水泵等。尿素需要从尿素溶解罐填料口注入,在罐内与除盐水混和达成一定的比例,再经过转存泵注入尿素溶液储存罐内储存。
 
———————— ◆  锅炉SCR脱硝装置流程图 ◆ ————————
 
——————————————— ◆  运行注意事项 ◆ ———————————————

>>氨气与空气混合物会发生爆炸

       氨气在空气中体积浓度达到16-25%时(最易引燃浓度17%),遇明火会发生爆炸,如有油类或其它可燃性物质存在,则危险性更高。运行中控制混合器内氨的浓度远低于爆炸下限,一般控制在5%。
       氨是有毒物质,吸入或接触对人体有严重的危害,当要将氨系统管路打开时,需要用氮气冲管置换后再进行作业。

>>氨逃逸率

       控制氨逃逸率小于3ppm,因为烟气中部分SO2会转化为SO3, NH3+ SO3+H2O——(NH4)SO4/ NH4HSO4
       NH4HSO4沉积温度150-200℃,粘度大,加剧对空预器换热元件的堵塞和腐蚀。
 
>>催化剂堵塞和失效
       反应器布置在高含尘烟气段,这里的烟气未经过除尘,飞灰颗粒以及碱金属对催化剂的冲蚀和沉积比较严重,会引起催化剂空隙堵塞现象,甚至可能引起催化剂中毒,使催化剂活性降低。为保证理想的脱除效率,催化剂表面必须保持清洁,在反应器内安装吹灰器对催化剂层进行定期清洁。
——————————————— ◆  SCR运行实例 ◆ ———————————————

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