范文一:SCR烟气脱硝技术工艺流程
SCR 烟气脱硝技术工艺流程
SCR 反应器通常布置在燃煤和燃油电厂的固态排渣或液态排渣锅 炉的烟气下游,位于锅炉出口和空气预热器之间,此时气体温度为 300~4000C ,是脱硝反应的最佳温度区间,一般利用氨作为反应剂, 烟气在进入脱硝反应器之前, 首先将 NH3和空气的混合气体 (氨气 5%)导入, 氨气由许多精密喷嘴均匀分配在烟气通道的横断面上, 烟气由 上向下流动, 催化剂上表面保持一定的温度, NOx 在催化剂表面和氨 气反应生成 N2和 H2O ,而作为空气组成部分的 N2和 H2O 对大气不 会产生污染。 经过脱硝设备处理后的烟气再经过锅炉尾部空气预热器 进入布置在烟气下游的电除尘器或脱硫系统。
范文二:SCR法烟气脱硝的设备及工艺流程
SCR法烟气脱硝的设备及工艺流程
SCR法烟气脱硝的设备及工艺流程
摘要:
煤、石油、天然气等化石燃料的燃烧会产生二氧化碳(CO2)、二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)和颗粒物等污染物,其中燃煤燃烧产生的污染物最为严重,是我国目前大气污染物的主要来源。
目前,我国的发电机组绝大多数为燃煤机组,而以燃煤为主的电力生产所造成的环境污染是制约电力工业发展的一个重要因素。其中氮氧化物(NOx)是继粉尘和硫氧化物(SOx)之后燃煤电站环保治理的重点,因此根据相关环境法律法规的要求,需要在燃煤锅炉尾部加装脱硝装置。烟气脱硝应用较多的是选择性催化还原法(SCR)、选择性非催化还原法(SNCR)及SNCR/SCR联合技术,由于高的还原率及技术的广泛使用,选择性催化还原(SCR)已成为目前国内外电站烟气脱硝的主流技术。
本文分析了选择性催化还原(SCR)技术的脱硝原理、工艺流程、设备布置和系统组成。
关键词:氮氧化物,SCR,工艺流程
自从20世纪80年代人们开始对燃煤电厂NOx排放控制方法的研究工作以来,目前已经出现了许多烟气脱硝技术,如:选择性催化还原法(SCR)、选择性非催化还原法(SNCR)、液体吸收法、微生物吸收法、活性炭吸附法、电子束法
(EBA)、脉冲电晕等离子体法(PPCP)、液膜法、微波法等等,其中应用较多、已实现商业化的是选择性催化还原法(SCR)。
SCR烟气脱硝系统采用氨气(NH3)作为还原介质,国外较多使用无水液氨。基本原理是把符合要求的氨气喷入到烟道中,与原烟气充分混合后进入反应塔,在催化剂的作用下,并在有氧气存在的条件下,选择性的与烟气中的NOx(主要是NO、NO2)发生化学反应,生成无害的氮气(N2)和水(H2O)。
SCR系统一般由氨的储存系统、氨与空气混合系统、氨气喷入系统、反应器系统和旁路系统(省煤器旁路和SCR旁路)等组成。
图1-1为SCR法烟气脱硝的工艺流程示意图
首先,液氨由槽车运送到液氨储罐贮藏,无水液氨的储存压力取决于储罐的温度(例如20?时压力为lMPa)。液氨通过液氨蒸发器中的蒸汽、热水,被减压蒸发输送至液氨缓冲罐备用,缓冲罐中的氨气经调压阀减压后送至氨气/空气混合器中,这时鼓风机向氨气/空气混合器中鼓入与氨量成一定配比的空气,形成氨气体积含量为5%的混合气体,经稀释的氨气通过喷射系统中的喷嘴被注入到烟道隔栅中,与原烟气混合。在喷嘴数量较少的情况下,为了获得氨和烟气的充分均匀分布,要在反应塔前加装1个静态混合器。这样,从锅炉省煤器后出来的烟气经与部分旁路高温烟气混合调温(烟气在反应塔中与高温催化剂的反应最佳温度为370,440?)后,进入反应塔,在催化剂的作用下,烟气中的NOx与氨气发生化学反应。当反应塔故障时,烟气从反应塔前设置的100%烟气旁路通过,对锅炉正常运行没有影响。
反应剂制备系统
反应剂制备系统(NH3区)包括了氨储存系统和氨与空气混合系统,主要设备
有卸氨压缩机、液氨储罐、液氨蒸发器、缓冲罐、稀释风机、氨/空气混合器、氨稀释槽及废水泵等。
卸氨压缩机的作用是把液态的氨从运输的罐车中转移到液氨储罐中。卸氨压缩机一般为往复式压缩机,他抽取槽车的液氨,经压缩后将液氨槽车的液氨推挤入液氨储罐中。卸氨压缩机为水冷型压缩机,采用工业水作为冷却水并直接排放。
液氨储罐是SCR脱硝系统液氨储存的设备,一般为能够承受一定压力载荷的罐体。储罐上安装有超流阀、逆止阀、紧急关断阀和安全阀作为储罐液氨泄露保护所用。储罐四周安装有工业水喷淋管线及喷嘴,当储罐罐体温度过高时自动淋水装置开启,对罐体喷淋降温。同时,液氨储罐还必须有必要的接地装置。氨储罐选用卧式罐,设计压力取介质在50?时的饱和蒸汽压力的13>.1倍,工作温度-15,40?。储罐还装有温度计、压力表、液位计和相应的变送器信号送到主体机组控制系统。当储罐内温度高于40?或压力高于1.55Mpa时报警。储罐四周安装有工业水喷淋管线,当储罐罐体温度高于33?时自动淋水装置启动,对罐体自动喷淋降温至28?左右。
液氨蒸发器一般为螺旋管式。管内为液氨,管外为温水浴,以蒸汽直接喷入水中加热至40?,再以温水将液氨汽化,并加热至常温。蒸汽流量受蒸发槽本身水浴温度控制调节。当水的温度高于55?时则切断蒸汽来源,并在控制室DCS上报警显示。蒸发罐上装有压力控制阀将气氨压力控制在0.2Mpa。当出口压力达到0.38Mpa时,切断液氨进料。在氨气出口管线上装有温度检测器。当温度低于10?时切断液氨进料,使氨气至缓冲槽维持适当温度及压力。
缓冲罐又叫蓄积槽,液氨经过液氨蒸发器蒸发为氨气后进入缓冲罐,其作用是对氨气进行一个缓冲作用,保证了氨气有一个稳定的压力。缓冲罐的结构相对简单,主要有氨气的进出口、安全阀以及排污阀等。
稀释风机的作用是将稀释风引入氨/空气混合系统。稀释风的作用有三个:一是用于控制;二是作为NH3的载体,通过喷氨格栅(AIG)将NH3送入烟道,
有助于加强NH3在烟道中的均匀分布;三是稀释风通常在加热后才混入氨气中,这有助于氨气中水分的汽化。因此,在引入稀释风后需要增加一个稀释风的加热器,通常采用蒸汽或电加热器加热的方法,个别的工艺流程采用以蒸汽加热为主,电加热为辅的方式。稀释风一般为常压且无腐蚀性,因而稀释风机可按普通风机标准选取。稀释风机的选择需满足SCR系统脱除最多NOx时NH3所需要的稀释风量的要求。
空气混合器有氨气在进入喷氨格栅前需要在氨/空气混合器中充分混合,氨/助于调节氨的浓度,同时氨和空气在这里充分混合有助于喷氨格栅中喷氨分布的均匀。氨气与来自稀释风机的空气混合成氨气体积含量为5%的混合气体后送入烟气中。
氨气稀释槽一般为立式水槽。液氨系统各排放处所排出的氨气由管线汇集后从稀释槽底部进入,通过分散管将氨气分散至稀释槽水中,并利用大量水来吸收安全阀排放的氨气。
废水泵的作用是把稀释槽中的废水抽取排到电厂的废水处理系统进行处理排放。由于脱硝系统中的废水具有一定的腐蚀性,因此要求泵具有耐腐蚀能力。泵的容量取决于排水处理设备的废液接收能力。
氨喷射(AIG)系统
烟气流场是选择性催化还原法(SCR)脱硝系统设计的关键,目标是使烟气中的氮氧化物和还原剂氨(NH3)达到最佳湍流混合。混合系统一般由AIG装置和导流装置构成。为了控制喷氨格栅上游烟道整个横截面和反应器入口横断面气流的温度分布及烟气流速,有时需要使用静态混合器。另外,在烟气转向处安装导流板,以确保烟气流动方向正确,也是使整个SCR系统的压力损失降到最低的必要措施。
目前较成熟的氨气注入方式有传统的喷氨格栅及导流板。氨喷射系统位于
SCR反应器上游烟道内,由一个给料总管和数个连接管组成。连接管给分配管供料,分配管给数个配有喷嘴的喷管供料。传统的喷射格栅按混合器长期运行后会出现喷嘴堵塞现象,造成混合不均匀,而且系统调节复杂。
SCR法脱硝反应塔系统
反应器是SCR装置的核心部件,是提供烟气中的NOx与NH3在催化剂表面上生成N2和H2O的场所。反应器设计影响SCR系统的投资成本和运行成本,以及催化剂用量等方面。有两种SCR反应器形式,一种是完全SCR反应器,另一种是安装在管道内的SCR反应器。完全SCR反应器设计是将催化剂放置在单独的反应器空间内,锅炉烟气用管道从省煤器出口输送到SCR反应器,完成脱NOx后,接着再到空气预热器进口。完全的SCR反应器允许每一层安装大量的催化剂,增加NOx的脱除量和催化剂寿命,也增加了可用于在进入反应器之前混合反应物的管道长度。然而,单独的反应器需要大量邻近锅炉的空间来安装反应器和管道,增加的管道系统阻力通常需要增加引风机的能力。
管道内的SCR系统是将反应器安装在电厂现有的管道系统内,而不是单独的反应器内,通常需要扩大管道系统来为催化剂提供足够的空间。管道内反应器系统节省了管道长度、独立的反应器本体和引风机的成本,然而管道内设计限制了催化剂量和混合长度,因此这种方式通常都与其它的NOx控制技术联合使用。管道内系统的催化剂侵蚀通常是较高的。天然气燃气锅炉催化剂量需求小,常常使用管道内系统。当空间限制了完全SCR反应器的安装时,燃煤锅炉也有可能应用管道内SCR反应器。
目前在燃煤锅炉的SCR工程中应用较多的还是完全的SCR设计。SCR反应器可以安装在锅炉的不同位置,主要有以下3种布置:高温高飞灰烟气段布置;高温低飞灰烟气段布置;低温低飞灰烟气段布置。
对于SCR法烟气脱硝系统,可以设置两个旁路,即SCR旁路和省煤器旁路。
当锅炉启停较为频繁时,通常需要采用省煤器烟气旁路系统,对于停炉后快速启动SCR装置运行具有重要作用。当锅炉低负荷运行时,该旁路系统能提高进入SCR的烟气温度使之达到脱氮反应所需的温度。这种省煤器旁路流量一般设计为锅炉ECR工况下总烟气流量的10%。但设置省煤器旁路将减少省煤器吸热,影响锅炉主蒸汽温度和再热蒸汽温度。对已投产的电站锅炉加装SCR装置,此方案将改变锅炉的整体包覆、钢架、门孔布置等。另外,锅炉在低负荷时NOx浓度相对较低,SCR装置在低负荷时可以停运不喷氨,仅作为烟道使用,因此,对于低负荷年运行小时很低的燃煤电站,可不用设置省煤器烟气调温旁路。
我国燃煤电厂的烟气中灰分普遍较高,实际运行中系统地飞灰积聚现象十分普遍,有的严重影响了SCR系统催化剂活性和寿命,所以必须在SCR反应器中安装吹灰器。目前较多应用的是蒸汽和声波两种吹灰技术,相对来说,声波吹灰器的采购和系统安装费用较低。
声波吹灰器通过发射低频、高能声波,在吹扫过程中产生振动力,清除设备积灰。声波吹灰系统的稳定运行对于机组和脱硝系统的安全稳定运行极为重要。因此,无论是否喷氨,只要锅炉引风机运行,就应该将声波吹灰系统顺控投入运行;当锅炉需要检修时,要在引风机停运后再停运声波吹灰系统;声波吹灰系统在每一个反应器的每一层就地管路上都有一个压力调节阀,应该把压缩空气的压力调整0.5MPa;为了防止压缩空气中的水分腐蚀声波吹灰器鼓膜,应定期对声波吹灰器压缩空气缓冲罐进行排污。
SCR法脱硝工艺中的催化剂、还原剂的特性
SCR法脱硝工艺中的核心物质是催化剂。其优劣直接影响到烟气脱硝的效率,其选取是根据SCR反应塔的布置、入口烟温、烟气流速及N0,浓度分布。以及设计脱硝效率、允许的氨逃逸率、允许的SO2/SO3转化率与催化剂使用寿命保证值等因素确定的。根据催化剂的适用温度范围,SCR工艺可分为高温(345,
590?)、中温(260,450?)和低温工艺(150,280?)。目前最常用的是高温氧化钛基催化剂(活性TiO2,同时添加增强活性的V205金属氧化物。若需进一步增加活性时,还要添加W03),其中,催化剂的V2O5含量较高时其活性也较高,脱硝效率高,但V2O5的含量较高时,SO2向SO3转化率也较高。因此,控制V205
,,并添加适量的WO3来抑制SO2向S03的转化率。 的含量不能超过2
SCR装置的运行成本在很大程度上取决于催化剂的寿命,其使用寿命又取决于催化剂活性的衰减速度。SCR反应塔中的催化剂在运行一段时间后,其表面活性都会有所降低,主要存在物理失活和化学失活2种类型,催化剂物理失活主要是指高温烧结、磨损和固体颗粒沉积堵塞而引起催化剂活性破坏;典型的SCR催化剂化学失活主要是碱金属(如Na、K、Ca等)和重金属(如As、Pt、Pb等)引起的催化剂中毒。
SCR法脱硝系统以氨作为还原剂,既可是带压的无水液氨。也可是常压下的氨水溶液(通常重量浓度为25,),此外还可能是尿素水溶液(通常重量浓度为45,),燃煤电站通常使用液氨。由于液氨在常温20?下,罐内的压力为1 MPa,具有一定的危险性及安全隐患。液氨的运输与卸载等处理有非常严格的规程与规定,在国外很多电站仅允许使用铁路运输。采用氨水作为还原剂,虽然运输、储存方便,但需要另增设备和热能,并需要特殊的喷嘴,综合经济性差,但根据当地情况,从安全角度来讲,氨水也正越来越多地被使用。
参 考 文 献:
[1]王方群,杜云贵,刘艺,王小敏.国内燃煤电厂烟气脱硝发展现状及建议
[J].中国环保产业.2007:18-22.
[2]李建中,曹志勇.燃煤电厂烟气脱硝技术的研究[J].浙江电力.2008(6):9-12.
[3]赵宗让.电厂锅炉SCR烟气脱硝系统设计优化[J].中国电
05,38(11):69-74. 力.20
[4]林建勇.选择性催化还原脱硝工艺及控制系统[J].应用技术.2007(9):73-74.
[5]马忠云,陈慧雁,刘振强,李向阳.烟气SCR法脱硝工艺流程的设计与应用[J].电力建设.2008,29(6):53-56.
[6]石磊.燃煤锅炉SCR法烟气脱硝技术[J].锅炉技术.2009,40(2):76-80.
[7]孙克勤编著.火电厂烟气脱硝技术及工程应用[M].北京:化学工业出版社,2006.12
[8]张强编著.燃煤电站SCR烟气脱硝技术及工程应用[M].北京:化学工业出版社,2007,7
范文三:SCR法烟气脱硝的设备及工艺流程_[全文]
SCR法烟气脱硝的设备及工艺流程
摘要:
煤、石油、天然气等化石燃料的燃烧会产生二氧化碳(CO2)、二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)和颗粒物等污染物,其中燃煤燃烧产生的污染物最为严重,是我国目前大气污染物的主要来源。
目前,我国的发电机组绝大多数为燃煤机组,而以燃煤为主的电力生产所造成的环境污染是制约电力工业发展的一个重要因素。其中氮氧化物(NOx)是继粉尘和硫氧化物(SOx)之后燃煤电站环保治理的重点,因此根据相关环境法律法规的要求,需要在燃煤锅炉尾部加装脱硝装置。烟气脱硝应用较多的是选择性催化还原法(SCR)、选择性非催化还原法(SNCR)及SNCR/SCR联合技术,由于高的还原率及技术的广泛使用,选择性催化还原(SCR)已成为目前国内外电站烟气脱硝的主流技术。
本文分析了选择性催化还原(SCR)技术的脱硝原理、工艺流程、设备布置和系统组成。
关键词:氮氧化物,SCR,工艺流程
自从20世纪80年代人们开始对燃煤电厂NOx排放控制方法的研究工作以来,目前已经出现了许多烟气脱硝技术,如:选择性催化还原法(SCR)、选择性非催化还原法(SNCR)、液体吸收法、微生物吸收法、活性炭吸附法、电子束法(EBA)、脉冲电晕等离子体法(PPCP)、液膜法、微波法等等,其中应用较多、已实现商业化的是选择性催化还原法(SCR)。 SCR烟气脱硝系统采用氨气(NH3)作为还原介质,国外较多使用无水液氨。基本原理是把符合要求的氨气喷入到烟道中,与原烟气充分混合后进入反应塔,在催化剂的作用下,并在有氧气存在的条件下,选择性的与烟气中的NOx(主要是NO、NO2)发生化学反应,生成无害的氮气(N2)和水(H2O)。
SCR系统一般由氨的储存系统、氨与空气混合系统、氨气喷入系统、反应器系统和旁路系统(省煤器旁路和SCR旁路)等组成。
图1-1为SCR法烟气脱硝的工艺流程示意图
首先,液氨由槽车运送到液氨储罐贮藏,无水液氨的储存压力取决于储罐的温度(例如20?时压力为lMPa)。液氨通过液氨蒸发器中的蒸汽、热水,被减压蒸发输送至液氨缓冲罐备用,缓冲罐中的氨气经调压阀减压后送至氨气/空气混合器中,这时鼓风机向氨气/空气混合器中鼓入与氨量成一定配比的空气,形成氨气体积含量为5%的混合气体,经稀释的氨气通过喷射系统中的喷嘴被注入到烟道隔栅中,与原烟气混合。在喷嘴数量较少的情况下,为了获得氨和烟气的充分均匀分布,要在反应塔前加装1个静态混合器。这样,从锅炉省煤器后出来的烟气经与部分旁路高温烟气混合调温(烟气在反应塔中与高温催化剂的反应最佳温度为370,440?)后,进入反应塔,在催化剂的作用下,烟气中的NOx与氨气发生化学反应。当反应塔故障时,烟气从反应塔前设置的100%烟气旁路通过,对锅炉正常运行没有影响。
反应剂制备系统
反应剂制备系统(NH3区)包括了氨储存系统和氨与空气混合系统,主要设备有卸氨压缩机、液氨储罐、液氨蒸发器、缓冲罐、稀释风机、氨/空气混合器、氨稀释槽及废水泵等。
卸氨压缩机的作用是把液态的氨从运输的罐车中转移到液氨储罐中。卸氨压缩机一般为往复式压缩机,他抽取槽车的液氨,经压缩后将液氨槽车的液氨推挤入液氨储罐中。卸氨压缩机为水冷型压缩机,采用工业水作为冷却水并直接排放。
液氨储罐是SCR脱硝系统液氨储存的设备,一般为能够承受一定压力载荷的罐体。储罐上安装有超流阀、逆止阀、紧急关断阀和安全阀作为储罐液氨泄露保护所用。储罐四周安装有工业水喷淋管线及喷嘴,当储罐罐体温度过高时自动淋水装置开启,对罐体喷淋降温。同时,液氨储罐还必须有必要的接地装置。氨储罐选用卧式罐,设计压力取介质在50?时的饱和蒸汽压力的13>.1倍,工作温度-15,40?。储罐还装有温度计、压力表、液位计和相应的变送器信号送到主体机组控制系统。当储罐内温度高于40?或压力高于1.55Mpa时报警。储罐四周安装有工业水喷淋管线,当储罐罐体温度高于33?时自动淋水装置启动,对罐体自动喷淋降温至28?左右。
液氨蒸发器一般为螺旋管式。管内为液氨,管外为温水浴,以蒸汽直接喷入水中加热至40?,再以温水将液氨汽化,并加热至常温。蒸汽流量受蒸发槽本身水浴温度控制调节。当水的温度高于55?时则切断蒸汽来源,并在控制室DCS上报警显示。蒸发罐上装有压力控制阀将气氨压力控制在0.2Mpa。当出口压力达到0.38Mpa时,切断液氨进料。在氨气出口管线上装有温度检测器。当温度低于10?时切断液氨进料,使氨气至缓冲槽维持适当温度及压力。 缓冲罐又叫蓄积槽,液氨经过液氨蒸发器蒸发为氨气后进入缓冲罐,其作用是对氨气进行一个缓冲作用,保证了氨气有一个稳定的压力。缓冲罐的结构相对简单,主要有氨气的进出口、安全阀以及排污阀等。
稀释风机的作用是将稀释风引入氨/空气混合系统。稀释风的作用有三个:一是用于控制;二是作为NH3的载体,通过喷氨格栅(AIG)将NH3送入烟道,有助于加强NH3在烟道中的均匀分布;三是稀释风通常在加热后才混入氨气中,这有助于氨气中水分的汽化。因此,在引入稀释风后需要增加一个稀释风的加热器,通常采用蒸汽或电加热器加热的方法,个别的工艺流程采用以蒸汽加热为主,电加热为辅的方式。稀释风一般为常压且无腐蚀性,因而稀释风机可按普通风机标准选取。稀释风机的选择需满足SCR系统脱除最多NOx时NH3所需要的稀释风量的要求。
氨气在进入喷氨格栅前需要在氨/空气混合器中充分混合,氨/空气混合器有助于调节氨的浓度,同时氨和空气在这里充分混合有助于喷氨格栅中喷氨分布的均匀。氨气与来自稀释风机的空气混合成氨气体积含量为5%的混合气体后送入烟气中。
氨气稀释槽一般为立式水槽。液氨系统各排放处所排出的氨气由管线汇集后从稀释槽底部进入,通过分散管将氨气分散至稀释槽水中,并利用大量水来吸收安全阀排放的氨气。 废水泵的作用是把稀释槽中的废水抽取排到电厂的废水处理系统进行处理排放。由于脱硝系统中的废水具有一定的腐蚀性,因此要求泵具有耐腐蚀能力。泵的容量取决于排水处理设备的废液接收能力。
氨喷射(AIG)系统
烟气流场是选择性催化还原法(SCR)脱硝系统设计的关键,目标是使烟气中的氮氧化物和还原剂氨(NH3)达到最佳湍流混合。混合系统一般由AIG装置和导流装置构成。为了控制喷氨格栅上游烟道整个横截面和反应器入口横断面气流的温度分布及烟气流速,有时需要使用静态混合器。另外,在烟气转向处安装导流板,以确保烟气流动方向正确,也是使整个SCR系统的压力损失降到最低的必要措施。
目前较成熟的氨气注入方式有传统的喷氨格栅及导流板。氨喷射系统位于SCR反应器上游烟道内,由一个给料总管和数个连接管组成。连接管给分配管供料,分配管给数个配有喷嘴的喷管供料。传统的喷射格栅按混合器长期运行后会出现喷嘴堵塞现象,造成混合不均匀,而
且系统调节复杂。
SCR法脱硝反应塔系统
反应器是SCR装置的核心部件,是提供烟气中的NOx与NH3在催化剂表面上生成N2和H2O的场所。反应器设计影响SCR系统的投资成本和运行成本,以及催化剂用量等方面。有两种SCR反应器形式,一种是完全SCR反应器,另一种是安装在管道内的SCR反应器。完全SCR反应器设计是将催化剂放置在单独的反应器空间内,锅炉烟气用管道从省煤器出口输送到SCR反应器,完成脱NOx后,接着再到空气预热器进口。完全的SCR反应器允许每一层安装大量的催化剂,增加NOx的脱除量和催化剂寿命,也增加了可用于在进入反应器之前混合反应物的管道长度。然而,单独的反应器需要大量邻近锅炉的空间来安装反应器和管道,增加的管道系统阻力通常需要增加引风机的能力。
管道内的SCR系统是将反应器安装在电厂现有的管道系统内,而不是单独的反应器内,通常需要扩大管道系统来为催化剂提供足够的空间。管道内反应器系统节省了管道长度、独立的反应器本体和引风机的成本,然而管道内设计限制了催化剂量和混合长度,因此这种方式通常都与其它的NOx控制技术联合使用。管道内系统的催化剂侵蚀通常是较高的。天然气燃气锅炉催化剂量需求小,常常使用管道内系统。当空间限制了完全SCR反应器的安装时,燃煤锅炉也有可能应用管道内SCR反应器。
目前在燃煤锅炉的SCR工程中应用较多的还是完全的SCR设计。SCR反应器可以安装在锅炉的不同位置,主要有以下3种布置:高温高飞灰烟气段布置;高温低飞灰烟气段布置;低温低飞灰烟气段布置。
对于SCR法烟气脱硝系统,可以设置两个旁路,即SCR旁路和省煤器旁路。当锅炉启停较为频繁时,通常需要采用省煤器烟气旁路系统,对于停炉后快速启动SCR装置运行具有重要作用。当锅炉低负荷运行时,该旁路系统能提高进入SCR的烟气温度使之达到脱氮反应所需的温度。这种省煤器旁路流量一般设计为锅炉ECR工况下总烟气流量的10%。但设置省煤器旁路将减少省煤器吸热,影响锅炉主蒸汽温度和再热蒸汽温度。对已投产的电站锅炉加装SCR装置,此方案将改变锅炉的整体包覆、钢架、门孔布置等。另外,锅炉在低负荷时NOx浓度相对较低,SCR装置在低负荷时可以停运不喷氨,仅作为烟道使用,因此,对于低负荷年运行小时很低的燃煤电站,可不用设置省煤器烟气调温旁路。
我国燃煤电厂的烟气中灰分普遍较高,实际运行中系统地飞灰积聚现象十分普遍,有的严重影响了SCR系统催化剂活性和寿命,所以必须在SCR反应器中安装吹灰器。目前较多应用的是蒸汽和声波两种吹灰技术,相对来说,声波吹灰器的采购和系统安装费用较低。 声波吹灰器通过发射低频、高能声波,在吹扫过程中产生振动力,清除设备积灰。声波吹灰系统的稳定运行对于机组和脱硝系统的安全稳定运行极为重要。因此,无论是否喷氨,只要锅炉引风机运行,就应该将声波吹灰系统顺控投入运行;当锅炉需要检修时,要在引风机停运后再停运声波吹灰系统;声波吹灰系统在每一个反应器的每一层就地管路上都有一个压力调节阀,应该把压缩空气的压力调整0.5MPa;为了防止压缩空气中的水分腐蚀声波吹灰器鼓膜,应定期对声波吹灰器压缩空气缓冲罐进行排污。
SCR法脱硝工艺中的催化剂、还原剂的特性
SCR法脱硝工艺中的核心物质是催化剂。其优劣直接影响到烟气脱硝的效率,其选取是根据SCR反应塔的布置、入口烟温、烟气流速及N0,浓度分布。以及设计脱硝效率、允许的氨逃逸率、允许的SO2/SO3转化率与催化剂使用寿命保证值等因素确定的。根据催化剂的适用温度范围,SCR工艺可分为高温(345,590?)、中温(260,450?)和低温工艺(150,280?)。目前最常用的是高温氧化钛基催化剂(活性TiO2,同时添加增强活性的V205金属氧化物。
若需进一步增加活性时,还要添加W03),其中,催化剂的V2O5含量较高时其活性也较高,脱硝效率高,但V2O5的含量较高时,SO2向SO3转化率也较高。因此,控制V205的含量不能超过2,,并添加适量的WO3来抑制SO2向S03的转化率。
SCR装置的运行成本在很大程度上取决于催化剂的寿命,其使用寿命又取决于催化剂活性的衰减速度。SCR反应塔中的催化剂在运行一段时间后,其表面活性都会有所降低,主要存在物理失活和化学失活2种类型,催化剂物理失活主要是指高温烧结、磨损和固体颗粒沉积堵塞而引起催化剂活性破坏;典型的SCR催化剂化学失活主要是碱金属(如Na、K、Ca等)和重金属(如As、Pt、Pb等)引起的催化剂中毒。
SCR法脱硝系统以氨作为还原剂,既可是带压的无水液氨。也可是常压下的氨水溶液(通常重量浓度为25,),此外还可能是尿素水溶液(通常重量浓度为45,),燃煤电站通常使用液氨。由于液氨在常温20?下,罐内的压力为1 MPa,具有一定的危险性及安全隐患。液氨的运输与卸载等处理有非常严格的规程与规定,在国外很多电站仅允许使用铁路运输。采用氨水作为还原剂,虽然运输、储存方便,但需要另增设备和热能,并需要特殊的喷嘴,综合经济性差,但根据当地情况,从安全角度来讲,氨水也正越来越多地被使用。
参 考 文 献:
[1]王方群,杜云贵,刘艺,王小敏.国内燃煤电厂烟气脱硝发展现状及建议[J].中国环保产业.2007:18-22.
[2]李建中,曹志勇.燃煤电厂烟气脱硝技术的研究[J].浙江电力.2008(6):9-12. [3]赵宗让.电厂锅炉SCR烟气脱硝系统设计优化[J].中国电力.2005,38(11):69-74. [4]林建勇.选择性催化还原脱硝工艺及控制系统[J].应用技术.2007(9):73-74. [5]马忠云,陈慧雁,刘振强,李向阳.烟气SCR法脱硝工艺流程的设计与应用[J].电力建设.2008,29(6):53-56.
[6]石磊.燃煤锅炉SCR法烟气脱硝技术[J].锅炉技术.2009,40(2):76-80. [7]孙克勤编著.火电厂烟气脱硝技术及工程应用[M].北京:化学工业出版社,2006.12 [8]张强编著.燃煤电站SCR烟气脱硝技术及工程应用[M].北京:化学工业出版社,2007,7
范文四:SNCR烟气脱硝技术工艺流程示意图
SNCR 烟气脱硝技术工艺流程示意图 时间:2013-03-18 20:48来源:环保网
选择性催化还原脱除NOx 的运行成本主要受催化剂寿命的影响, 因此提出一种不需要催化剂的选择性还原, 这就是选择性非催化还原技术。该技术是用NH3、尿素等还原剂喷入炉内与NOx 进行选择性反应, 不用催化剂, 因此必须在高温区加入还原剂。还原剂喷入炉膛温度为900~1100℃的区域, 该还原剂(尿素) 迅速热分解成NH3并与烟气中的NOx 进行SNCR 反应生成N2, 该方法是以炉膛为反应器。 研究发现, 在炉膛900~1100℃这一狭窄的温度范围内, 在无催化剂作用下,NH3或尿素等氨基还原剂可选择性地还原烟气中的NOx, 基本上不与烟气中的O2作用, 据此发展了SNCR 法。在900~1100℃的范围内,NH3或尿素还原NOx 的主要反应如下。
NH3为还原剂:
4NH3+4NO+O24N2+6H2O
尿素为还原剂:
2NO+CO(NH2)2+12O22N2+CO2+2H2O
当温度高于1100℃时,NH3则会被氧化为NO, 即:
4NH3+5O24NO+6H2O
不同还原剂有不同的反应温度范围, 此温度范围称为温度窗。NH3的反应最佳温度区为900~1100℃。当反应温度过高时, 由于氨的分解会使NOx 还原率降低; 另一方面, 反应温度过低时, 氨的逃逸增加, 也会使NOx 还原率降低。NH3是高挥发性的有毒物质, 氨的逃逸会造成新的环境污染。
引起SNCR 系统氨逃逸的原因有2种, 一是由于喷入点烟气温度低影响了氨与NOx 的反应; 另一种可能是喷入的还原剂过量或还原剂分布不均匀。
还原剂喷入系统必须能将还原剂喷入到炉内最有效的部位, 因为NOx 的分布在炉膛对流断面上是经常变化的, 如果喷入控制点太少或喷到炉内某个断面上的氨分布不均匀, 则会出现分布较高的氨逃逸量。在较大的燃煤锅炉中, 还原剂的均匀分布则更困难, 因为较长的喷入距离需要覆盖相当大的炉内截面。
为保证脱硝反应能充分地进行, 以最少的喷入NH3量达到最好的还原效果, 必须设法使喷入的NH3与烟气良好地混合。若喷入的NH3不充分反应, 则逃逸的NH3不仅会使烟气中的飞灰容易沉积在锅炉尾部的受热面上, 而且烟气中NH3遇到SO3会产生(NH4)2SO4,容易造成空气预热器堵塞, 并有腐蚀的危险。 SNCR 烟气脱硝技术的脱硝效率一般不高, 受锅炉结构尺寸影响很大, 多用作低NOx 燃烧技术的补充处理手段。采用SNCR 技术, 目前的趋势是用尿素代替氨作为还原剂。值得注意的是, 近年的研究表明, 用尿素作为还原剂时,NOx 会转化为N2O,N2O 会破坏大气平流层中的臭氧, 除此之外,N2O 还被认为会产生温室效应, 因此产生N2O 问题已引起人们的重视。
SNCR 技术的工业应用是20世纪70年代中期在日本的一些燃油、燃气电厂开始的, 欧盟国家于20世纪80年代末在一些燃煤电厂也开始SNCR 技术的工业应用。美国的SNCR 技术在燃煤电厂的工业应用是在20世纪90年代初开始的, 目前世界上燃煤电厂SNCR 工艺的总装机容量在5GW 以上。
图为一个典型的SNCR 工艺流程图, 它由还原储槽、多层还原剂喷入装置和与之相匹配的控制仪表等组成。
SNCR 系统烟气脱硝过程是由下面4个基本过程完成:接收和储存还原剂; 还原剂的计量输出、与水混合稀释; 在锅炉合适位置注入稀释后的还原剂; 还原剂与烟气混合进行脱硝反应
范文五:脱硝工艺流程
脱硝简介 1 脱硝工艺流程 脱硝工艺流程 压缩机卸车 配风 液氨贮存 脱硝反应系统 液氨气化 减压至脱硝装置 鼓风机 2.主要设备(按两台脱硝机组公用一套氨站系统设计) 主要设备( 主要设备 按两台脱硝机组公用一套氨站系统设计) 。 (1)卸料压缩机(共 2 台) 卸料压缩机采用无油空压机。 氨站系统设置卸料压缩机,一备一用。选择的卸料压缩机能满足各种条件下的 要求。卸料压缩机抽取储氨罐中的氨气,经压缩后将槽车的液氨推挤入液氨储罐中。 卖方在选择压缩机排气量时,充分考虑储氨罐内液氨的饱和蒸汽压,液氨卸车流量, 液氨管道阻力及卸氨时气候温度等。 (2)储氨罐(至少两个储氨罐) 液氨的贮罐容量,应按照锅炉 BMCR 工况,在设计条件下,考虑两台炉的脱硝 装置运行, 每天运行 20 小时, 连续运行 7 天的消耗量考虑。 贮罐上应安装有超流阀、 逆止阀、紧急关断阀和安全阀,为贮罐液氨泄漏保护所用。贮罐还装有温度计、压 力表、液位计、高液位报警仪和相应的变送器将信号送到脱硝装置公用系统控制系 统或机组 DCS,当贮罐内温度或压力高时报警。贮罐应有防太阳辐射措施,还应防 台风、暴雨。四周安装有工业水喷淋管线及喷嘴,当贮罐罐体温度过高时自动淋水 装置启动,对罐体自动喷淋降温;当有微量氨气泄漏时也可启动自动淋水装置,对 氨气进行吸收,控制氨气污染。为了保证喷淋水源的连续性,应设计备用水源可与 其切换。 氨储存与卸载系统设置 2 套。罐体为同样大小,氨储存罐为全焊接并且采用 16MnR 制造而成。 系统能满足 2 个氨储存罐互相倒罐。 (3)液氨供应泵 南方工程不设置供应泵,液氨进入蒸发槽,利用压差和液氨自身的重力势能实 现。 (4)液氨蒸发槽(2 台)
液氨蒸发所需要的热量采用蒸汽加热来提供热量。蒸发器上装有压力控制阀将 氨气压力控制在一定范围,当出口压力达到过高时,则切断液氨进料。在氨气出口 管线上应装有温度检测器,当温度过低时切断液氨,使氨气至稳压罐维持适当温度 及压力,蒸发器也应装有安全阀,可防止设备压力异常过高。液氨蒸发器应按照在 BMCR 工况下 2×100,容量设计(一用一备) 。 (5)氨气缓冲槽(1 台) 从蒸发器蒸发的氨气流进入氨气稳压罐,通过调压阀减压成一定压力,再通过 氨气输送管线送到锅炉侧的脱硝系统。氨气稳压罐应能满足为 SCR 系统供应压力稳 定的氨气,避免受蒸发器操作不稳定所影响。稳压罐上也应设置有安全阀保护设备。 两台锅炉共设置一台。 (6)氨气稀释槽(1 台) 氨气稀释罐为一定容积水槽,水槽的液位应由溢流管线维持,稀释槽设计由槽 顶淋水和槽侧进水。液氨系统各排放处所排出的氨气由管线汇集后从稀释罐底部进 入,通过分散管将氨气分散入稀释罐中,利用大量水来吸收安全阀等排放的氨气。 水箱通风管的设计确保达到使通风管出口氨的浓度最小,设计的最大浓度为 2ppm, 以避免氨气味的发散。两台锅炉共设置一台。 (7)稀释风机(每台机组 2 台风机) 喷入反应器烟道的氨气应为空气稀释后的含 5,左右氨气的混合气体。 所选择的 风机应该满足脱除烟气中 NOx 最大值的要求,并留有一定的余量。稀释风机应按两 台 100,容量(一用一备)设置。 (8)氨气泄漏检测安全报警系统(8 套) 液氨贮存及供应系统周边应设有氨气检测器,以检测氨气的泄漏,并显示大气 中氨的浓度。当检测器测得大气中氨浓度过高时,在脱硝装置公用系统控制系统和 机组控制室会发出警报,就地应发出声响、闪光警报,操作人员采取必要的措施, 以防止氨气泄漏的异常情况发生。电厂液氨婕肮?ο低成柙诼螅扇〈胧?与周围系统作适当隔离,并设安全警告装置。 设计的氨气泄漏检测器的布置位置及数量详见下表: 布置位置 液氨卡车卸载点 检测器数量(个) 1
液氨储罐区 液氨蒸发槽与缓冲槽区 SCR 反应器区 总数: (9)排放系统 2 1 4(二台炉) 8 卖方应在液氨贮存和供应系统设置一个封闭的氨废水排放系统,将氨气稀释罐 中吸收氨气后形成的氨废水排放至废水池,再由废水泵送到废水处理系统,卖方采 取必须的措施及设备,并保证系统在正常及事故工况下,从氨区排放的废水满足环 保排放标准,不需要二次处理。 (10)氮气吹扫系统 液氨贮存及供应系统保持系统的严密性,防止氨气的泄漏和氨气与空气的混合 造成爆炸是最关键的安全问题。基于此方面的考虑,卖方应在本系统的卸料压缩机、 氨贮罐、液氨蒸发器、氨气缓冲罐等都应备有氮气吹扫管线。在液氨卸料之前通过 氮气吹扫管线对以上设备分别要进行严格的系统严密性检查和氮气吹扫,防止氨气 泄漏和氨气与系统中残余的空气混合造成危险。卖方应考虑氮气瓶的储存空间并提 供氮气吹扫所需要的量。 (11)消防与安全设施 液氨储存与供应区域应设置完善的消防系统、洗眼器及防毒面罩等。由卖方设 计并供货。
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