—— PROUCTS LIST
SCR、SNCR兩種煙氣脫硝技術(shù)介紹
1、SCR煙氣脫硝技術(shù)
近幾年來選擇性催化還原煙氣脫硝技術(shù)(SCR)發(fā)展較快,在歐洲和日本得到了廣泛的應(yīng)用,目前氨催化還原煙氣脫硝技術(shù)是應(yīng)用多的技術(shù)。
1)SCR脫硝反應(yīng)
SCR脫硝系統(tǒng)是向催化劑上游的煙氣中噴入氨氣或其它合適的還原劑、利用催化劑將煙氣中的NOX轉(zhuǎn)化為氮氣和水。在通常的設(shè)計中,使用液態(tài)無水氨或氨水(氨的水溶液),無論以何種形式使用氨,首先使氨蒸發(fā),然后氨和稀釋空氣或煙氣混合,后利用噴氨格柵將其噴入SCR反應(yīng)器上游的煙氣中。
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(dāng)煙氣中有氧氣時,反應(yīng)*式優(yōu)行,因此,氨消耗量與NO還原量有一對一的關(guān)系。
在鍋爐的煙氣中,NO2一般約占總的NOX濃度的5%,NO2參與的反應(yīng)如下:
2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O
6NO2+8NH3→7N2+12H2O
上面兩個反應(yīng)表明還原NO2比還原NO需要更多的氨。
在絕大多數(shù)鍋爐的煙氣中,NO2僅占NOX總量的一小部分,因此NO2的影響并不顯著。
SCR系統(tǒng)NOX脫除效率通常很高,噴入到煙氣中的氨幾乎*和NOX反應(yīng)。有一小部分氨不反應(yīng)而是作為氨逃逸離開了反應(yīng)器。一般來說,對于新的催化劑,氨逃逸量很低。但是,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(dāng)不能預(yù)先設(shè)定的脫硝效率和(或)氨逃逸量的性能標(biāo)準(zhǔn)時,就必須在反應(yīng)器內(nèi)添加或更換新的催化劑以恢復(fù)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)SCR系統(tǒng)組成及反應(yīng)器布置
SCR反應(yīng)器在鍋爐煙道中一般有三種不同的安裝位置,即熱段/高灰布置、熱段/低灰和冷段布置。
(1)熱段/高灰布置:反應(yīng)器布置在空氣預(yù)熱器前溫度為350℃左右的位置,此時煙氣中所含有的全部飛灰和SO2均通過催化劑反應(yīng)器,反應(yīng)器的工作條件是在“不干凈”的高塵煙氣中。由于這種布置方案的煙氣溫度在300~400℃的范圍內(nèi),適合于多數(shù)催化劑的反應(yīng)溫度,因而它被廣泛采用。
(2)熱段/低灰布置:反應(yīng)器布置在靜電除塵器和空氣預(yù)熱器之間,這時,溫度為300~400℃的煙氣先經(jīng)過電除塵器以后再進(jìn)入催化劑反應(yīng)器,這樣可以防止煙氣中的飛灰對催化劑的污染和將反應(yīng)器磨損或堵塞,但煙氣中的SO3始終存在。采用這一方案的大問題是,靜電除塵器無法在300~400℃的溫度下正常運行,因此很少采用。
(3)冷段布置:反應(yīng)器布置在煙氣脫硫裝置(FGD)之后,這樣催化劑將*工作在無塵、無SO2的“干凈”煙氣中,由于不存在飛灰對反應(yīng)器的堵塞及腐蝕問題,也不存在催化劑的污染和中毒問題,因此可以采用高活性的催化劑,減少了反應(yīng)器的體積并使反應(yīng)器布置緊湊。當(dāng)催化劑在“干凈”煙氣中工作時,其工作壽命可達(dá)3~5年(在“不干凈”的煙氣中的工作壽命為2~3年)。這一布置方式的主要問題是,當(dāng)將反應(yīng)器布置在濕式FGD脫硫裝置后,其排煙溫度僅為50~60℃,因此,為使煙氣在進(jìn)入催化劑反應(yīng)器之前達(dá)到所需要的反應(yīng)溫度,需要在煙道內(nèi)加裝燃油或燃燒天然氣的燃燒器,或蒸汽加熱的換熱器以加熱煙氣,從而增加了能源消耗和運行費用。
對于一般燃油或燃煤鍋爐,其SCR反應(yīng)器多選擇安裝于鍋爐省煤器與空氣預(yù)熱器之間,因為此區(qū)間的煙氣溫度剛好適合SCR脫硝還原反應(yīng),氨被噴射于省煤器與SCR反應(yīng)器間煙道內(nèi)的適當(dāng)位置,使其與煙氣充分混合后在反應(yīng)器內(nèi)與氮氧化物反應(yīng),SCR系統(tǒng)商業(yè)運行業(yè)績的脫硝效率約為70%~90%。
- SNCR煙氣脫硝技術(shù)
選擇性催化還原脫除NOX的運行成本主要受催化劑壽命的影響,一種不需要催化劑的選擇性還原過程或許更加誘人,這就是選擇性非催化還原技術(shù)。該技術(shù)是用NH3、尿素等還原劑噴入爐內(nèi)與NOX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850~1100℃的區(qū)域,該還原劑(尿素)迅速熱分解成NH3并與煙氣中的NOX進(jìn)行SNCR反應(yīng)生成N2,該方法是以爐膛為反應(yīng)器。
研究發(fā)現(xiàn),在爐膛850~1100℃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(dāng)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)佳溫度區(qū)為 850~1100℃。當(dāng)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。NH3是高揮發(fā)性和有毒物質(zhì),氨的逃逸會造成新的環(huán)境污染。
引起SNCR系統(tǒng)氨逃逸的原因有兩種,一是由于噴入點煙氣溫度低影響了氨與NOx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)有效的部位,因為NOx在爐膛內(nèi)的分布經(jīng)常變化,如果噴入控制點太少或噴到爐內(nèi)某個斷面上的氨分布不均勻,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。為脫硝反應(yīng)能充分地進(jìn)行,以少的噴入NH3量達(dá)到的還原效果,必須設(shè)法使噴入的NH3與煙氣良好地混合。
SNCR煙氣脫硝技術(shù)的脫硝效率一般為25%-50%。