烟气脱硝技术SNCR

1、2009 烟气脱硝技术-SNCR 2009 Selective Non-Catalytic Reduction SNCR是在8701205下，将氮还原剂（氨或尿素） 喷入烟气中，将NOx还原，生成氮气和水。与SCR技 术相比，SNCR技术利用炉内的高温驱动氨与NO的选 择性还原反应，因此，不需要昂贵的催化剂和体积庞 大的催化塔。SNCR相对于低NOx燃烧器和SCR来说， 初投资低，停工安装期短，脱硝率中等。由于受到锅 炉结构形式和运行方式的影响，脱硝性能变化比较大。 o美国电力行业的业主认为，最终的目标不是得到最低的美国电力行业的业主认为，最终的目标不是得到最低的 NOx排放，而是以最低成本符

2、合排放要求。因此，近排放，而是以最低成本符合排放要求。因此，近 10年来年来SNCR技术在美国得到迅速的推广应用。由于技术在美国得到迅速的推广应用。由于 SNCR成本较低，改造方便，适合老厂改造，也适宜协成本较低，改造方便，适合老厂改造，也适宜协 同应用其它的低同应用其它的低NOx技术，近年在捷克、韩国、台湾等技术，近年在捷克、韩国、台湾等 地都有发展应用。地都有发展应用。 选择性非催化还原选择性非催化还原 2009 NOxOUT ULTRA 工艺原理 AIG 空气空气 空气空气 预热器预热器 锅炉锅炉 烟囱烟囱 SCR 反应器反应器 混合混合/给给 料泵料泵 溶解罐溶解罐 溶液罐溶液罐 稀释

3、风机稀释风机 尿素尿素 筒仓筒仓 HFD PCV MDM 稀释风稀释风 尿素喷枪尿素喷枪 热解炉热解炉 加热器加热器 2009 尿素溶液配置储存系统：一个10m3的尿素溶解器采用蒸汽加热来生 产50尿素溶液溶液储存在两个140m3的储罐中，储罐是保温隔热 的，并配置了加热垫和一个自动调温器来保持储罐温度在25以上。 高能输送系统：在线加热器来维持尿素溶液温度，还包括一个双向 过滤网、两个多级不锈钢离心泵。 喷射器测量模块：用水稀释后的尿素溶液到三个独立的喷射层。每 个墙喷射区配有一个供水压力控制阀和尿素溶液计量阀。尿素溶液 和输送空气在混合室中预雾化后通过风冷喷枪喷入炉内烟气中。所 有的墙式喷

4、射器配有缩回机构，每层喷射器单独控制。 喷射器：通常有多孔长喷枪和墙式喷嘴两种。炉子越大，需要的喷 射器数量越多；通常分层布置，根据喷入层位置和温度的高低，组 合使用。 测量控制反馈系统：自动控制配料池的浓度、尿素溶液储罐的液位， 并检测排烟NOx含量，通过（PID）调节控制喷入炉膛内的尿素溶 液的流量以及雾化气压。 SNCR系统 2009 SNCR在大型电站锅炉上的应用 l90+：在温度恒定、混合充分、反应停留时间充足的实验室条 件下，氨和尿素SNCR反应能达到超过90的脱硝率。 l70+：废弃物焚烧锅炉、窑炉和循环流化床锅炉上，由于在合 适的温度范围内，反应的停留时间大于0.5s，能实现7

5、0以上的 脱硝率 l 3040：大型电站锅炉应用SNCR脱硝率 l炉内布置受热面，烟气降温速率高，反应温度范围内停留时间短 l烟气分层，炉内的温度、速度场分布不均匀 l高度湍流和运行工况变化，对整个炉内的温度、速度场的影响； l少量的还原剂难以跟大量的燃烧烟气充分混合； l由于尾部布置换热设备，氨的逃逸会造成一定的危害。 化学反应快，反应率高化学反应快，反应率高混合扩散控制混合扩散控制 2009 两种两种SNCRSNCR喷射设备喷射设备 lMNLMNL多孔长喷枪效果好，控制精确，但系统复杂：通常配备水冷、多孔长喷枪效果好，控制精确，但系统复杂：通常配备水冷、 自动机械回撤、转动除灰、高温测量、

6、断水警报等配套设备自动机械回撤、转动除灰、高温测量、断水警报等配套设备 l墙式喷嘴形式简单，操作和维护方便，不容易损坏，缺点是喷雾墙式喷嘴形式简单，操作和维护方便，不容易损坏，缺点是喷雾 液滴难以深入到炉内。液滴难以深入到炉内。 2009 理想的理想的SNCRSNCR喷射设备喷射设备 l硬件工艺性能硬件工艺性能要求：按照要求：按照SNCRSNCR的应用场合要求，喷嘴应该是能耐高温冲击，的应用场合要求，喷嘴应该是能耐高温冲击， 抗热变形，耐磨耐腐，而且是容易维护和替换的。抗热变形，耐磨耐腐，而且是容易维护和替换的。 l雾化性能要求雾化性能要求：雾化颗粒最大程度与烟气混合。因此，雾化角度应该比较：

7、雾化颗粒最大程度与烟气混合。因此，雾化角度应该比较 大，覆盖面积要广；通常雾化颗粒越小，反应表面积越大，混合好。但是大，覆盖面积要广；通常雾化颗粒越小，反应表面积越大，混合好。但是 SNCRSNCR中液滴进入炉内迅速蒸发，大液滴的穿透距离大。中液滴进入炉内迅速蒸发，大液滴的穿透距离大。我们提出我们提出SNCRSNCR高高 温喷射的墙式喷嘴应该一部分速度高的粗颗粒集中在中心，可以抵达炉膛温喷射的墙式喷嘴应该一部分速度高的粗颗粒集中在中心，可以抵达炉膛 深处；另一部分细颗粒分散在喷嘴周围，在喷入点即炉膛壁面附近就可以深处；另一部分细颗粒分散在喷嘴周围，在喷入点即炉膛壁面附近就可以 充分与烟气混合反

8、应。还需注意不能在炉膛壁面附近的冷区形成特别粗的充分与烟气混合反应。还需注意不能在炉膛壁面附近的冷区形成特别粗的 颗粒，以免氨逃逸；颗粒，以免氨逃逸； l设计运行控制设计运行控制要求：实际运行过程中可以从两个方面进行调整：布置多要求：实际运行过程中可以从两个方面进行调整：布置多 层多点不同形式的喷嘴组合。根据温度的变化选择不同的喷入层，在不同层多点不同形式的喷嘴组合。根据温度的变化选择不同的喷入层，在不同 的位置布置不同形式的喷嘴。要可以通过稀释水量，雾化气压力和流量的位置布置不同形式的喷嘴。要可以通过稀释水量，雾化气压力和流量 来调整单个喷嘴的雾化粒度。当炉内温度因为负荷上升等原因而升高的时

9、来调整单个喷嘴的雾化粒度。当炉内温度因为负荷上升等原因而升高的时 候，可以增加稀释水量，使雾化粒度变粗。如前所述，雾滴颗粒越粗，溶候，可以增加稀释水量，使雾化粒度变粗。如前所述，雾滴颗粒越粗，溶 液蒸发时间就越长；尿素溶液越稀，尿素结晶析出的时间就推迟。由于氮液蒸发时间就越长；尿素溶液越稀，尿素结晶析出的时间就推迟。由于氮 还原剂喷入点的温度梯度大，反应时间的推迟相当于降低了反应的温度。还原剂喷入点的温度梯度大，反应时间的推迟相当于降低了反应的温度。 2009 典型布置以及优化 根据炉膛现场温度测试或者CFD模拟温度分布的 结果，通常设置23排喷射器，根据负荷变动、 温度变动情况来设计运行策略

10、，安排不同层的喷 射器投入。 总的来说，温度和混合是两个最重要的要素。而 对于氨氮比，由于考虑到成本和尾部氨逃逸的问 题，不建议使用高于2的氨氮比。一般设计范围 在1.0至1.2之间。 2009 Optimize Flow and Temperature Distributions 流场与温度场分布优化 2009 3D Visualization Precise Distribution Technology 三维目视三维目视- -精确的注射精确的注射科技科技 Over 500 furnace injection experiences 2009 典型问题 与SCR技术相比，SNCR技术对锅炉

11、运行的影响集中在氨逃逸浓度比较大的问 题。未反应的氨到达尾部烟道，可能会造成以下四点危害： l排放：大于排放：大于5ppm5ppm恶臭，大于恶臭，大于50ppm50ppm影响人体健康。影响人体健康。 l与与HClHCl生成生成NHNH4 4ClCl产生烟囱可见的烟柱，主要发生在含产生烟囱可见的烟柱，主要发生在含HClHCl的的 烟气中，如废弃物燃烧烟气；烟气中，如废弃物燃烧烟气； l生成生成NHNH4 4HSOHSO4 4和（和（NHNH4 4）2 2SOSO4 4造成下游设备（空预器）的压损造成下游设备（空预器）的压损 增加、低温腐蚀。特别是锅炉燃用高硫煤的时候。增加、低温腐蚀。特别是锅炉燃

12、用高硫煤的时候。 l氨富集在飞灰中，影响飞灰品质，造成飞灰销售、处理难氨富集在飞灰中，影响飞灰品质，造成飞灰销售、处理难 的问题。的问题。 “对于尾部氨逃逸的问题，主要是硫酸氢氨和硫酸氨黏附在对于尾部氨逃逸的问题，主要是硫酸氢氨和硫酸氨黏附在 飞灰上，造成尾部设备主要是空预器的沾污、腐蚀、堵塞飞灰上，造成尾部设备主要是空预器的沾污、腐蚀、堵塞 问题。问题。”-Lyon-Lyon 2009 设计中： 1.通过减少尿素溶液的用量（用小的NSR）。 2.保证混合充分和足够高的温度和足够长反应时间（通过设计不 同的喷射策略，同时在比较高的温度下喷射）。 3.提高燃烧烟气的氧含量或添加合适的添加剂（产生

13、必要的活性 根，同时也可以氧化部分的NH3），但难免牺牲一点脱硝的效 率。 运行中： 1.SNCR系统的优化运行：减少炉膛出口处的NH3逃逸，从源头 上减少硫酸氢氨生成的浓度； 2.空预器吹灰优化：根据运行中的烟气通过空预器压力损失变化 规律，适当增加吹灰频率和吹灰强度，减少空预器硫酸氢氨堆 积来控制空预器压损增加。 3.空预器改造：硫酸氢氨沉积位置发生在空预器中间温度区。可 通过改造空预器，消除空预器中温段管子焊接接缝，使管子光 顺，最好加上陶瓷涂层，减少硫酸氢氨沉积的机会。 氨逃逸问题的对策氨逃逸问题的对策 2009 应用情况 美国有90多台燃煤电站锅炉（总发电容量为20GW左右）。 全球

14、范围内，320+ SNCR系统在应用 (Fuel Tech Co. 2005年)。最大脱硝率70，比较好的能达到40， 600MW锅炉3238。 SNCR应用机应用机 组组/地点地点 类型类型/容量容量采用技术采用技术 改造前改造前NOx (ppm) 改造后改造后NOx (ppm) 脱除效率脱除效率氨泄漏氨泄漏(ppm) Indian River 3# 178MW前墙前墙 燃煤锅炉燃煤锅炉 /275203平均平均26% 空气加热器无堵空气加热器无堵 塞、灰中塞、灰中NH3含含 量亦未超标量亦未超标 Indian River 4# 440MW对冲对冲 燃煤锅炉燃煤锅炉 /263173平均平均34

15、% Cardinal 1# 600MW对冲对冲 燃煤锅炉燃煤锅炉 空气雾化空气雾化NOxOUT 513ppm359ppm30%5 Asheville 1#198MW 天然气输送的尿素天然气输送的尿素 溶液溶液 26716737平均平均3 Conectivs England 1# 138MW旋风旋风 炉炉 NOxOUT 30021030%平均平均5 尿素溶液尿素溶液RRI富燃富燃 区氮剂喷射区氮剂喷射 21013834% 无额外氨泄漏，无额外氨泄漏， 平均平均30%30%，氨逃逸 3ppm3ppm，单炉年减排氮氧化 物约500500吨，在喷入锅炉的尿 素溶液升高时，脱硝率可达 50%50%，氨逃

16、逸10ppm10ppm。 2009 HG-410/9.8-YW15型煤粉锅炉，在已进行常规煤粉再燃改造基础上进一步结 合了选择性非催化还原(selective non-catalytic reduction,SNCR)的改造， 即对该锅炉采用了联合Reburning/SNCR技术。通过实验运行表明:当仅有再 燃投入运行时，NOx可以低于350mg/m3(标准状态,6%O2,干烟气)；而当结 合了SNCR运行时,NOx则达到了200mg/m3以下，同时尾部氨泄漏小于 7.6mg/m3。低负荷情况下脱硝率较高,对于51%负荷(氨氮比1.0),NOx降至 160mg/m3，而此时的尾部氨泄漏只有1.

17、14mg/m3。此外,根据负荷氨氮比的 不同，单独SNCR技术在再燃的基础上也实现了38.2%73.9%的脱硝率。 国内应用北京一热一期1 2009 与氨接触的设备不能够是易被氨腐蚀的铜、锌材质。 必要的消防喷淋系统 液氨蒸发槽和卸氨管路长时间停用后，再次使用前要用氮气进行 重复吹扫23次，以把管道或者系统内空气中的氧降低至安全浓 度（氨气中的氧含量13%26%时遇明火易产生爆炸，17%时 最危险）。 劳动安全保护设施及防护用品和检测装置：橡胶手套、全面部防 护罩、连体防化学飞溅防护服、防化学品口罩、正压式空气呼吸 器、便携式氨气泄漏检测仪。 注意监测氨逃逸率，检查氨气逃逸率检测装置、氮氧化物

18、检测装 置、SO3检测装置读数、飞灰氨浓度和空预器压损。 氨安全性问题 2009 火电厂NOx控制技术效果和投资造价 2009 火电厂NOx控制技术进展 08/30/06 课程结束！ 谢谢各位！ 卢志民博士2009 催化剂通道堵塞案例 2009 恒运 耙式蒸汽吹灰器耙式蒸汽吹灰器 2009 2009 汉川 长沙长沙 2009 2009 外三 2009 国华 宁海 4# 60万 2009 (44 套SCR系统, 其中38套高灰段布置, 6套低灰段布置） 高灰段低灰段 0 5 10 15 20 25 布置位置 m (x 1000) 2.2 % 97.8 % 蜂窝状平板状

19、0 5 10 15 催化剂类型 47.6 % 52.4 % 安装催化剂体积总量 : 18,714 m m (x 1000) E.ON工程工程公司公司SCR脱硝系统脱硝系统 2009 声波发生器（对于所有D系列型号均相同） 1/4”出气 口 钛膜片（使用 寿命4年以上） 简约式设计使性能极 为可靠 2009 较低的频率=更大的清洁效区域 基频为75Hz的的声波除尘器的波长比基频为230Hz的声波除尘器发射的波长大3倍 为实现共振，基频为75Hz的声波除尘器不需要有基频为230Hz的声波除尘器一样高 的声强输出（db） 声波作用范围声波作用范围 2009 Static Mixers静态混合器 Bluff body discs and swirlers 托普索公司专有星型混合器示意图托普索公司专有星型混合器示意图 lInverted SawtoothInverted Sawtooth lHigh blockage High blockage crossed slatscrossed slats 2009 清华同方-大唐乌沙山 氨/烟气混合器（静态混合器） 2009 2009 2009 2009 液氨储存、供应系统示意图液氨储存、供应系统示意图