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              脫硫脫硝技術| SNCR脫硝技術在循環流化床鍋爐上的應用

              來源:除灰脫硫脫硝技術聯盟   作者:除灰脫硫脫硝技術    發布時間: 2018-06-02 08:45   瀏覽:

              脫硫脫硝技術| SNCR脫硝技術在循環流化床鍋爐上的應用

                近年來,SNCR脫硝技術在循環流化床鍋爐上的應用問題得到了業內的廣泛關注,研究其相關課題有著重要意義。本文首先介紹了SNCR脫硝工藝原理及特點,分析了循環流化床鍋爐選擇SNCR脫硝技術的可行性。在探討影響脫硝效果主要因素的基礎上,結合相關實踐經驗,分別從多個角度與方面就SNCR脫硝技術在循環流化床鍋爐上的應用展開了研究,闡述了個人對此的幾點看法與認識,望有助于相關工作的實踐。
               
                1前言
                作為循環流化床鍋爐運轉過程中的一項重要方面,SNCR脫硝技術的應用占據著極為關鍵的地位。該項課題的研究,將會更好地提升對SNCR脫硝技術的分析與掌控力度,從而通過合理化的措施與途徑,進一步優化其在實際應用中的最終整體效果。
              2SNCR脫硝工藝原理及特點
               
                2.1SNCR脫硝工藝原理
                SNCR脫硝技術是指在沒有催化劑的作用下,向溫度區域為850~1100℃的爐膛中噴入氨基還原劑,還原劑迅速熱解成NH3與煙氣中NOx反應生成N2,爐膛中會有一定量氧氣存在,噴入的還原劑會選擇性地與NOx反應,而不被O2所氧化。還原劑一般采用氨、氨水或尿素。
               
                2.2SNCR脫硝技術特點
                SNCR脫硝工藝技術系統簡單、占地面積少、技術成熟、一次性投資少、運行費用低、操作方便、還原劑選擇范圍較廣、不需要任何催化劑、無SO2/SO3轉化率問題、不增加煙氣阻力、無二次污染、施工周期短、脫硝設備故障或檢修時,鍋爐和發電機組完全可以正常運行,對鍋爐機組的運行影響甚小,適用于電廠老機組改造,是一種經濟實用的脫硝技術。
               
                3循環流化床鍋爐選擇SNCR脫硝技術的可行性
                隨著環保要求的不斷提高循環流化床鍋爐采用SNCR技術基本可以滿足當今嚴格的NOx排放標準的要求,SNCR技術最大NOx脫除率可達70%-80%。從滿足環保排放標準及投資角度考慮,SNCR作為一種經濟實用的脫硝技術得到了廣泛的推廣和應用。
                循環流化床鍋爐具有一個非常有效的還原劑噴入點和混合反應器-旋風分離器。分離器內的煙氣擾動強烈,十分利于實現噴入的還原劑和煙氣之間迅速而均勻地混合,分離器內氣體流動路徑較長,還原劑在反應區獲得較長停留時間;SNCR反應溫度窗口和爐膛煙氣出口溫度的范圍比較吻合,不會出現NH3氧化反應問題。這些優點使循環流化床鍋爐的SNCR系統可以取得50%-80%的實際脫硝效率,根據燃料不同,循環流化床鍋爐采用SNCR技術,一般NOX排放控制在30-150ppm。
               
                4影響脫硝效果的主要因素
               
                4.1溫度窗口的影響
                在SNCR工藝中,最主要的是爐膛上噴入點的選取,即窗口溫度的選擇。對于尿素來說理想的溫度范圍是800-1150℃,溫度高,還原劑被氧化成NOx,煙氣中的NOx含量不減少反而增加;溫度低,反應不充分,造成還原劑流失,對下游設備產生不利的影響甚至造成新的污染。
                根據循環流化床鍋爐爐內狀況和煙道內溫度場、煙氣流場情況,采用CFD以及CKM模擬相結合技術。
               
                4.2停留時間
                任何反應都需要時間,所以還原劑必須和NOx在合適的溫度區域內有足夠停留時間,這樣才能保證煙氣中的NOx還原率。停留時間指的是反應物在爐膛上部對流區內的存在時間,SNCR的所有步驟必須在這里完成。這些步驟包括:注入的尿素和煙氣的混合、水分的蒸發、尿素分解成氨、NH3分解成NH2和一些自由基、NOx的還原反應。加大停留時間有利于質量的輸運和化學反應,從而提高了反應率。
               
                4.3NH3/NOx摩爾比的影響
                摩爾比的確定是由想得到的還原效率決定的。根據基本的化學反應方程式,還原2mol的NOx需要1mol的尿素或者2mol的氨。在實際中,需要注入比理論更多的還原劑以達到所需要的還原水平。
                因為氨的的消耗涉及到運行的費用問題,所以所選用的摩爾比一般為臨界值,NH3/NOx摩爾比一般控制在1.0~2.0之間,最大不要超過2.5。
               
                4.4煙氣與還原劑的混合情況
                兩者的充分混合是保證充分反應的又一個技術關鍵,是保證在適當的NH3/NOx摩爾比下得到較高的NOx還原率的重要環節。為了使還原反應充分進行反應,在尿素混合液噴入后需要立即擴散并與煙氣混合,混合的實現是通過噴射系統,西安熱工研究院自主知識產權設計的噴槍能夠霧化還原劑成合適的液滴尺寸和分布。
               
                5SNCR脫硝技術在循環流化床鍋爐上的應用探討
                在循環流化床鍋爐中可以使用三種SNCR脫硝系統:無水氨系統,尿素系統和水溶氨系統。每個系統都需要儲存、運輸、噴射和吹掃設備。
               
                5.1純氨系統。純氨系統含有一個儲氨罐,用于存儲液氨,氨罐槽車將液氨運送至工廠內,通過遠程操作的卸載管線進行遠程操作來卸氨,氨罐和氨蒸發器構成一個循環回路,通過加熱液氨使其蒸發后回到氨儲罐,維持其上部氨蒸汽的量。
                氨蒸汽被從儲罐頂部抽出,經過調壓后送往鍋爐脫硝。為了保證噴入的氨氣有足夠的穿透力,需要使用特殊的氨氣噴槍,確保足夠的氨氣動量。根據布置在煙囪處的連續檢測裝置所測得量的排放數據來控制從氨儲罐抽出的氨蒸汽量。
                在氨蒸氣被噴入分離器之前用空氣將其稀釋為濃度小于15%的混合物(一般為10%)??諝夂桶睔獾幕旌显诎毕♂尮迌韧瓿?,氨和空氣的流量都是由流量計測量監視,通過適合的控制閥來實現精確控制。純氨系統脫硝效率最高,氨逃逸量最低,由于存在爆炸危險,純氨系統的安全性最差,純氨系統投資要高于氨水系統。
               
                5.2尿素系統。尿素運輸、儲存、輸送都無需特別的安全防護措施,只需用普通的聚丙烯編織袋內襯塑料薄膜包裝運輸即可。如果尿素為溶液,為了防止尿素固態結晶的析出,則存儲罐需要電加熱使50%濃度的尿素溶液需要保持在16℃以上,可以設計一個循環回路,保證儲存罐內尿素和水的良好混合,防止出現斷流情況發生,在噴入分離器或爐膛之前應摻水稀釋使尿素系統中溶液達到脫硝反映所需要的濃度。
                各噴射組設有多個噴射器,每個噴射組設有流量調節閥門和流量計量設備,用以計量和控制本組噴入爐膛的尿素流量。如果尿素為固體,則需要一個尿素溶液制備系統,將固體尿素和除鹽水在溶解罐內混合,為了保證尿素溶液供應的連續性,通常配備2個溶解罐,尿素在第一個罐內溶解后,注入第二個罐進行中間儲存和緩沖,最后通過水泵抽出后送往鍋爐煙道。
                尿素系統的氨逃逸量最高,但是其脫硝效率較低,尿素系統的安全性最高,因此在安全性要求高的場合可優先考慮采用噴射尿素的脫硝系統。
               
                5.3水溶氨系統。噴射氨水的SNCR脫硝系統由氨水卸載、存儲、計量、分配以及氨水泵等構成。將水溶氨儲存在儲罐中并保持常溫常壓,用泵將其從儲罐送到噴嘴處噴入循環流化床分離器內即可使用,在噴嘴處用壓縮空氣來霧化水溶氨,用控制閥組來調節噴嘴的流量,當不需要噴水溶氨時用空氣對系統進行吹掃。氨水溶液運輸和處理方便,不需要額外的加熱設備或蒸發設備,工程造價低廉。
               
                6結束語
                綜上所述,加強對SNCR脫硝技術在循環流化床鍋爐上應用的研究分析,對于其良好實踐效果的取得有著十分重要的意義,因此在今后的SNCR脫硝技術應用過程中,應該加強對其關鍵環節與重點要素的重視程度,并注重其具體實施措施與方法的科學性。
               
                原標題:SNCR脫硝技術在循環流化床鍋爐上的應用