SCR和SNCR脱硝技术

1、For pers onal use only in study and research; not for commercial useSCR和SNCR兑硝技术SCR兑硝技术SCF装置运行原理如下：氨气作为脱硝剂被喷入高温烟气脱硝装置中，在催化剂的作用下将烟气中NOx分解成为N2和H2O其反应公式如下：催化剂4NO + 4NH3 +O24N2 + 6H2O催化剂NO +NO2 + 2NH3 2N2 + 3H2O一般通过使用适当的催化剂,上述反应可以在 200 C450 C的温度范围内有 效进行,在NH3 /NO = 1的情况下,可以达到8090%勺脱硝效率。烟气中的NOx浓度通常是低的,但是烟

2、气的体积相对很大,因此用在SCR装置的 催化剂一定是高性能。因此用在这种条件下的催化剂一定满足燃煤锅炉高可靠 性运行的要求。烟气脱硝技术特点SCR脱硝技术以其脱除效率高，适应当前环保要求而得到电力行业高度重视和广 泛的应用。在环保要求严格的发达国家例如德国，日本,美国，加拿大,荷兰,奥地 利，瑞典，丹麦等国SCR兑硝技术已经是应用最多、最成熟的技术之一。根据发达 国家的经验，SCR兑硝技术必然会成为我国火力电站燃煤锅炉主要的脱硝技术并 得到越来越广泛的应用。图1为SCRH气脱硝系统典型工艺流程简图。j.晞释空气凤机 埶蒸发背线亠 f+；Asi n我鼠庸乐喷SI 格棚1 FTWTIin 

3、5;J頁热; ax I1 scr烟气脱硝系统典型工艺流程简图SCR!兑硝系统一般组成图1为SCR®气脱硝系统典型工艺流程简图,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、省煤器旁路、 SCF旁路、检测控 制系统等组成。液氨从液氨槽车由卸料压缩机送人液氨储槽，再经过蒸发槽蒸发为氨气后通过氨 缓冲槽和输送管道进人锅炉区,通过与空气均匀混合后由分布导阀进入 SCF反应 器内部反应,SCF反应器设置于空气预热器前,氨气在SCR反应器的上方,通过一 种特殊的喷雾装置和烟气均匀分布混合，混合后烟气通过反应器内催化剂层进行 还原反应。SCF系统设计技术参数主要有反应

4、器入口 NOx浓度、反应温度、反应器内空间速 度或还原剂的停留时间、NH3 /NOx摩尔比、NH3的逃逸量、SCR系统的脱硝效 率等。氨储存、混合系统每个SCF反应器的氨储存系统由一个氨储存罐，一个氨气/空气混合器,两台用于 氨稀释的 空气压缩机（一台备用）和阀门,氨蒸发器等组成。氨储存罐可以容纳 15天使用的无水氨，可充 至85%勺储罐体积，装有液面仪和温度显示仪。液氨汽 化采用电加热的方式,同时保证氨气/空气混合器内的压力为 350 kPa。NH3和 烟气混合的均匀性和分散性是维持低 NH3逃逸水平的关键。为了保证烟气和氨 气在烟道分散好、混合均匀，可以通过下面方式保证混合：在反应器前安装

5、静态混 合器；增加NH3喷入的能量；增加喷点的数量和区域；改进喷射的分散性和方向； 在NH3喷入后的烟道中设置导流板；同时还应根据冷态流动模型试验结果和数 学流动模型计算结果对喷氨系统的结构进行优化。喷氨系统 喷氨系统根据锅炉负荷、反应器入口 NOx 浓度、反应器出口 NOx 浓度测量的反 馈信号, 控制 氨的喷入量。反应器系统SCR反应器采用固定床形式，催化剂为模块放置。反应器内的催化剂层数取决于 所需的催化剂反应表面积。 典型的布置方式是布置二至三层催化剂层。 在最上一 层催化剂层的上面 , 是一层无催化剂的整流层 , 其作用是保证烟气进入催化剂层 时分布均匀。通常, 在第三层催化剂下面还

6、有一层备用空间 , 以便在催化剂活性降 低时加入第四层催化剂层。 在反应器催化剂层间设置吹灰装置 ,定时吹灰,吹扫时 间30120分钟,每周12次。如有必要,还应进行反应器内部的定期清理。反 应器下设有灰斗 , 与电厂排灰系统相连 , 定时排灰。省煤器和反应器旁路系统 在省煤器前和反应器之间设置旁路 , 称之为省煤器旁路。 当锅炉负荷降低 , 烟气流 量减少,进入反应器的烟气温度低于要求值时 ,旁路开通,向反应器导入高温烟气 , 提高反应器内的温度。 此外, 在反应器入口和出口间装有一个大的旁路 , 称之为反 应器旁路。 反应器旁路的作用是 : 锅炉负荷降低时使用。 例如开机和停机时使用 ,

7、低负荷时使用和季节性使用。以防止低温造成催化剂中毒及催化剂污染。所有SCR系统旁路的插板门均要保证零泄露。催化剂催化剂是电厂SCR工艺的核心,它约占其投资的1/3。为了使电站安全、经济运 行,对SCR工艺使用的催化剂应达到下列要求：低温度时在较宽温度范围具有较高的活性高选择性 （ SO2 向 SO3 转换率和其他方面作用低即副反应少 ）对二氧化硫（SO2）、卤族酸（HCI, HF）和碱金属（Na2O K2O和重金属（如 As）具有化学稳定性克服强烈温度波动的稳定性 对于烟道压力损失小 寿命长、成本低理想的催化剂应具有以下优点 ： 1. 高活性; 2. 抗中毒能 力强; 3. 好的机械强度和耐磨

8、损性 ; 4. 有合适的工作温度区间。SCF测量控制系统反应温度控制 在一定温度范围内 , 随反应温度提高 ,NOx 脱除率急剧增加 , 脱硝率达到最大值时 , 温度继续升高会使 NH3 氧化而使脱硝率下降 ; 反应温度过低 , 烟气脱硝反应不 充分, 易产生 NH3 的逃逸。因此要对SCR系统入口烟气温度进行监测并通过调节省煤器旁路开度控制SCR系统入口烟气温度氨量控制在NH3/NOX摩尔比小于1时，随NH3/NOX摩尔比增加，脱硝效率提高明显；NH3 投入量超过需要量, NH3 会造成二次污染 , 一般控制 NH3/NOX 摩尔比在 1. 0左右。 NH3 的流量控制阀调节控制NH3的流量

9、,控制系统根据反应器入口 NOX的浓度、烟气流量、反应器出口 所要求 NOx 的排放浓度和氨的逃逸浓度计算出氨的供给流量。为保证人身和设 备安全 , 发生下列情况 , 氨气阀门自动关闭 :低的烟气流量 ;高的氨气/空气比;催化剂入口烟气温度过高 ;催化 剂入口烟气温度过低 ; 没有来自锅炉的运行允许信号 ;启动急停开关。氨稀释空气流量控制氨稀释用空气流量在 SCR系统运行时被设定好,不再调整。两台空气压缩机,一 台备用。当第 1台空气压缩机输出气体压力低于设定值或发生故障时 ,第 2台空 气压缩机自动启动氨气蒸发器氨气蒸发器与储罐为一体化结构 , 加热器放置在无水氨的液体中 , 通过氨储罐内

10、的压力控制加热器。 当储罐内的压力低于设定压力时 , 加热器通电加热液氨 ; 加热 器过热则断电保护。SNCR兑硝技术SNCR兑硝技术是将NH3尿素等还原剂喷入锅炉炉内与 NO)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 8501100C 的区域，迅速热分解成 NH3与烟气中的NOx反应生成N2和水，该技术以炉膛 为反应器。SNCRB气脱硝技术的脱硝效率一般为 30%80%受锅炉结构尺寸影响很大。采 用SNCR技术，目前的趋势是用尿素代替氨作为还原剂。1、技术原理在8501100C范围内，NH3或尿素还原NOx的主要反应为：NH3为还原剂4 NH3 + 4N

11、O +O2 4N2 + 6H2O尿素为还原剂NO+CO(NH2)2 +1/2O2 2N2 + CO2 + H2O2、系统组成SNCRK统烟气脱硝过程是由下面四个基本过程完成： 接收和储存还原剂；在锅炉合适位置注入稀释后的还原剂； 还原剂的计量输出、与水混合稀释；还原剂与烟气混合进行脱硝反应。3、技术特点技术成熟可靠，还原剂有效利用率高系统运行稳定 设备模块化，占地小，无副 产品，无二次污染烟气脱硝系统构成4、脱硝系统基本流程和添加剂效果基于纯氨、氨水和尿素的溶液（比如 satamin和carbamin二次添加剂）目前在 很大程度上比较流行。通过选择性非催化还原法，氨基在 800C -1050

12、C时NO生成氮气和水蒸气：NH2+NO <=> H2O+N2当使用含氨化合物的水溶液时，化合物分解就会释放出氨气。换言之，只有在雾 化流体蒸发后氨气才可以从含氨化合物中挥发出来。自由基之间的反应选择性并不是很强。因此充足的脱除添加剂还是必要的。图1显示了烟气温度950C时化学配比因子NSF与NOx脱除量的关系。876543 2150O-00,50.1005、流程设计和装置描述燃料添加剂贮存加料装置Satamin 添加剂是一种专利产品。根据锅炉大小和每年的燃料消耗量， Satamin 添加剂一般以每桶 200，500和 1000公升桶装形式供给。对于大型装置，一般设置一个较大的储罐和

13、加料控制器，Satamin 和 Carbamin 是低氨水溶液。因而，在贮料箱的充料过程中，或万一贮 料箱遭到破坏， 在储存位置附近将不会有有毒气体逸出。 储罐中放置一个夹层箱 或贮存箱足够使用。 如果设备放在室外， 贮料箱要考虑伴热或保温， 放液区要作 防水处理。在充料过程中必须关闭雨水排水阀。罐车利用压缩气来卸液。当往NOXI兑除车间输送脱除添加剂时，需要使用磁耦合泵和潜液泵。6、混合和分配系统 还原剂用水稀释。可以使用自来水或井水来稀释 Satamin 和 Carbamin 还原 剂。如果燃料中没有加入防止高低温腐蚀的添加剂，可以通过混合和分配系统加入 注入系统稀释后还原剂的加料系统依赖

14、于燃烧室的几何尺寸。 带有单相喷嘴的水冷喷枪在 锅炉的应用中非常成功。双相喷嘴使用压缩空气的喷枪适合于层燃锅炉。7、二次排放燃烧富硫燃料（0.5%的S）,温度小于350C时，烟气中高的NH3浓度能够形成 硫酸氨。和硫酸氢氨不一样，硫酸氨是一种无污染的副产物。在温度小于160°C时，硫酸氢氨的形成与烟气中 SO3量和NH3量有关。硫酸氢氨容易导致 换热器表面结垢腐蚀。但是，通过使用配制合理的脱除添加剂（Satamin 和Carbamin 产品），就可以避免硫酸氢氨的形成。改进后的SNCR装置氨排放允许值依赖于锅炉大小，为 530mg/m3NOX兑除装置的设计是根据使用添加剂 satam

15、in和carbamin，该系统不影响锅炉 效率。反应热量与稀释水蒸发热量相当。SNCR和SCF的区另ISNCR的反应剂采用炉膛内喷射，不需特殊预留空间。SNCR不 采用催化剂系统不存在压力损失且不会对下游设备造成影响。SNCR 和SCR是目前烟气脱硝的常用技术，SNCR和SCF相比 具有以下特点。第一，SNCR和SCR最大的不同在于脱硝过程中不使用催化剂， 且不导致SO2 /SO3氧化，故造成空预器堵塞的机会非常小。第二，整个过程没有压力损失，因此不需提高引风机压头，特另是改造机组 不需对引风机进行改造，既节省了投资又缩短了建设工期。第三，SNCR所需设备占地面积小，且相对于 SCR设备简单，

16、施工量减少，缩 短了工程实施时间，对于改造机组而言，在场地限制较大的情况下更便于工程实施。第四，SNCRX艺整个还原过程在锅炉内部进行，不需要另外设立反应器。还 原剂通过安装在锅炉墙壁上的喷嘴喷入烟气中。喷嘴布置在燃烧室和省煤器 之间的过热器区域，锅炉的热量为反应提供了能量，使NOX在这里被还原。反应器、反应器支撑钢结构及其附属烟道的取消，降低了较大一部分投资， 减少了大部分安装工作，而且更便于日后的检修、维护工作。 下面对两种脱硝技术进行简单对比。1. 脱硝效率、工程造价和运行费用低碳燃烧技术的脱硝效率约在 25%40%工程造价较低，运行费用较低； SNCR技术的脱硝效率约在 25%40%工

17、程造价低，运行费用中等 ；LNB +SNCF技术脱硝效率约在40%70%工程造价中等，运行费用中等；SCR技 术脱硝效率在 80% 90%，工程造价较高，运行费用中等。2. 对系统的影响SCR和SNCR技术均可使用NH3或尿素作为还原剂，SCR反应温度在320E 400C，SNCR反应温度在850C1250C。SCR的喷射位置多选在省煤器与 SCR反应器间烟道内，因其使用催化剂故易造成SO2 /SO3氧化，易生成NH4HSO对下游的空预器造成堵塞，并且因为催化剂的存在使系统的压力损 失增大。因催化剂的存在必须预留足够的空间架设支撑结构。SNCR的反应剂 采用炉膛内喷射，不需特殊预留空间。SNC

18、R不采用催化剂系统不存在压力损 失且不会对下游设备造成影响。仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途。For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur f u r den pers?nlichen f u r Studien, Forschung, zu kommerziellen Zwecken verwendet werden.Pour l ' e tude et la recherche uniquementa des fins personnelles; pasa des fins commerciales.t o ji e k ogfljirogeifcc, TOpBicnob3 groimio 麻yqeHuicic 码 egoBua Hudo 员冶hbiucno 员 B30BaTbCEb KoMMepqeckux qeiix.以下无正文仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途。For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur f u r den p