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火电厂脱硫脱硝技术汇总五

火电厂脱硫脱硝技术汇总五

发布日期:2017-07-17 作者: 点击:

五、 脱硝技术

 

常见的脱硝技术中,根据氮氧化物的形成机理,降氮减排的技术措施可以分为两大类:

 

一类是从源头上治理。控制煅烧中生成NOx。其技术措施:①采用低氮燃烧器;②分解炉和管道内的分段燃烧,控制燃烧温度;③改变配料方案,采用矿化剂,降低熟料烧成温度。

 

另一类是从末端治理。控制烟气中排放的NOx,其技术措施:①“分级燃烧 SNCR”,国内已有试点;②选择性非催化还原法(SNCR),国内已有试点;③选择性催化还原法(SCR),目前欧洲只有三条线实验;③SNCR/SCR联合脱硝技术,国内水泥脱硝还没有成功经验;④生物脱硝技术(正处于研发阶段)。

 

国内的脱硝技术,尚属探索示范阶段,还未进行科学总结。各种设计工艺技术路线和装备设施是否科学合理、运行是否可靠?脱硝效率、运行成本、能耗、二次污染物排放有多少等都将经受实践的检验。

 

脱硝技术具体可以分为:

燃烧前脱硝:

(1)加氢脱硝、

(2)洗选

燃烧中脱硝:

(1)低温燃烧、

(2) 低氧燃烧、

(3)FBC燃烧技术、

(4)采用低NOx燃烧器、

(5)煤粉浓淡分离、

(6)烟气再循环技术

燃烧后脱硝:

(1)选择性非催化还原脱硝(SNCR)、

(2) 选择性催化还原脱硝(SCR)、

(3)活性炭吸附、

(4)电子束脱硝技术

        

1. 选择性催化还原(SCR)脱硝技术


SCR脱硝工艺是利用催化剂,在一定温度下(270~400℃),使烟气中的NOx与来自还原剂供应系统的氨气混合后发生选择性催化还原反应,生成氮气和水,从而减少NOx的排放量,减轻烟气对环境的污染。

SCR反应过程中使用的还原剂可以为液氨、氨水(25%NH3)或者尿素 。

SCR脱硝工艺系统可分为液氨储运系统(液氨为还原剂)、氨气制备和供应系统、氨/空气混合系统、氨喷射系统、烟气系统、SCR反应器系统和氨气应急处理系统等。

 

SNCR脱硝效率在大型燃煤机组中可达 25%~40% ,对小型机组可达 80%。由于该法受锅炉结构尺寸影响很大,多用作低氮燃烧技术的补充处理手段。其工程造价低、布置简易、占地面积小,适合老厂改造,新厂可以根据锅炉设计配合使用。

 

而选择性催化还原技术(SCR) 是目前最成熟的烟气脱硝技术, 它是一种炉后脱硝方法,最早由日本于 20 世纪 60~70 年代后期完成商业运行,是利用还原剂(NH3, 尿素)在金属催化剂作用下, 选择性地与 NOx 反应生成 N2 和H2O, 而不是被 O2 氧化, 故称为“选择性”。目前世界上流行的 SCR工艺主要分为氨法SCR和尿素法 SCR 2种。此 2种方法都是利用氨对NOx的还原功能 ,在催化剂的作用下将 NOx (主要是NO)还原为对大气没有多少影响的 N2和水 ,还原剂为 NH3。

 

目前,在SCR中使用的催化剂大多以TiO2为载体,以V2O5或V2 O5 -WO3或V2O5-MoO3为活性成分,制成蜂窝式、板式或波纹式三种类型。应用于烟气脱硝中的SCR催化剂可分为高温催化剂(345℃~590℃)、中温催化剂(260℃~380℃)和低温催化剂(80℃~300℃),不同的催化剂适宜的反应温度不同。如果反应温度偏低,催化剂的活性会降低,导致脱硝效率下降,且如果催化剂持续在低温下运行会使催化剂发生永久性损坏;如果反应温度过高,NH3容易被氧化,NOx生成量增加,还会引起催化剂材料的相变,使催化剂的活性退化。目前,国内外SCR系统大多采用高温催化剂,反应温度区间为315℃~400℃。该方法在实际应用中的优缺点如下。

 

优点:该法脱硝效率高,价格相对低廉,目前广泛应用在国内外工程中,成为电站烟气脱硝的主流技术。

 

缺点:燃料中含有硫分, 燃烧过程中可生成一定量的SO3。添加催化剂后, 在有氧条件下, SO3 的生成量大幅增加, 并与过量的 NH3 生成 NH4HSO4。NH4HSO4具有腐蚀性和粘性, 可导致尾部烟道设备损坏。虽然SO3 的生成量有限, 但其造成的影响不可低估。另外,催化剂中毒现象也不容忽视。

 

     

2. 选择性非催化还原(SNCR)脱硝技术


SNCR 方法主要是将含氮的还原剂(尿素、氨水或液氨)喷入到温度为850~1100℃ 的烟气中,使其发生还原反应,脱除NOx,生成氮气和水。由于在一定温度范围及有氧气的情况下,含氮还原剂对NOx的还原具有选择性,同时在反应中不需要催化剂,因此称之为选择性非催化还原。SNCR系统的主要设备均采用模块化设计,主要有还原剂储存与输送模块、稀释水模块、混合计量模块、喷射模块组成。

    

3. SNCR-SCR联合工艺脱硝技术


SNCR/SCR联合工艺是将SNCR技术与SCR技术联合应用,即在炉膛上部850~1100℃的高温区内,以尿素等作为还原剂,还原剂通过计量分配和输送装置精确分配到每个喷枪,然后经过喷枪喷入炉膛,实现NOx的脱除,过量逃逸的氨随烟气进入炉后装有少量催化剂的SCR脱硝反应器,实现二次脱硝。

SNCR/SCR混合法脱硝系统主要由还原剂存储与制备、输送、计量分配、喷射系统、烟气系统、SCR脱硝催化剂及反应器、电气控制系统等几部分组成。

 
六、锅炉企业的脱硫脱硝技术应用总结

 

锅炉企业的脱硫脱硝技术,在国内现有锅炉生产厂家中多以煤或煤气作为燃烧介质,对于燃煤锅炉,

国内应用最成熟的工艺是FGD法(利用吸收剂或吸附剂去除烟气中的二氧化硫)脱硫技术;

脱硝则以选择性催化还原法SCR技术为主。

 

FGD法技术对比


SCR法脱硝技术是世界上最主流的去除NOx的方法,这种方法可以在现有的FGD工艺下加入脱硝装置,在含氧气氛下,还原剂有限与废气中NO反应的催化过程称为选择性催化还原,合适的催化剂和还原剂应具有特点如下:

 

1)还原剂应具有高的反应性。

2)还原剂可选择性的与NOx反应,而不与烟气中大量存在的氧化性物质反应。

3)还原剂必须价格低廉,以使脱除过程的低成本运作。

4)催化剂应大大降低NOx还原温度。

5)催化剂应具有高的催化活性,以利于烟气中低浓度NOx的有效还原。

6)催化剂选择性的与还原剂与NOx的反应形成N2,而对还原剂与烟气中其他氧化性物质的反应表现惰性。

7)催化剂应具有结构稳定。

8)催化剂不收烟气其他组分的毒化。

 

对于锅炉行业来说,一定要研究同时脱硫脱硝技术,目前国内多为单独脱硫脱硝技术,这种方式造成设备重复建设,能耗大,人员成本、运行成本高,而同时脱硫脱硝技术则可以在一定程度上避免此类问题的发生。


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