SNCR脱硝-电站行业介绍 20131118

上海守望者喷雾智能系统有限公司

上海守望者环保科技有限公司中小锅炉SNCR脱硝产品介绍2013年11月脱硝简述脱硝——脱除烟气中的NOx。Nox是各种氧化氮的统称，其中NO占95%，NO2占5%。脱硝工艺方法脱硝工艺主要分为：燃烧前脱硝电子束法低氮燃烧氧化吸收法还原法（SNCR，SCR，SNCR+SCR）关于脱硝效率SNCR效率：煤粉炉：如果是75t/h及以下的锅炉，脱硝率基本上在70%以上，130t/h的锅炉，脱硝率大约60%，180t/h的锅炉，大约在50%左右，锅炉吨位越大，效率越低。循环流化床锅炉：70%以上，最高可以达到80%以上。链条炉和炉排炉：40%左右关于脱硝效率低氮燃烧效率：40%~50%，煤粉炉和循环流化床锅炉均可以进行低氮燃烧。SCR效率：70%~95%SNCR+SCR：70%~95%当然脱硝效率还要视具体的锅炉情况和温度场而定。项目SCRSNCRSCR-SNCR还原剂NH3或尿素NH3或尿素NH3或尿素反应温度250~850~前段：250~，后段：850~催化剂TiO2，V2O5，WO3不使用催化剂后段加装少量TiO2，V2O5，WO3脱硝效率70~90%大型机组为25~40%，小型机组配合LNB、OFA技术可达80%40~90%反应剂喷射位置多选择省煤器与SCR反应器间的烟道内通常在炉膛内喷射综合SNCR和SCRNH3逃逸小于3ppm5~10ppm小于5ppmSO2/SO3氧化会导致SO2/SO3氧化不导致SO2/SO3氧化SO2/SO3氧化较SCR低对空气预热器影响催化剂中的V、Mn、Fe等多种金属会对SO2的氧化起催化作用，SO2/SO3氧化率较高，

NH3与SO3易形成NH4HSO4而造成堵塞或腐蚀不会因催化剂导致SO2/SO3的氧化，造成堵塞或腐蚀的概率低于SCR和混合SNCR-SCRSO2/SO3氧化率较SCR低，造成堵塞或腐蚀的概率较SCR低系统压力损失催化剂会造成较大的压力损失没有压力损失催化剂用量较SCR少，产生的压力损失相对较小燃料的影响高灰分会磨耗催化剂，碱金属氧化物会使催化剂钝化无影响与SCR相同锅炉的影响受省煤器出口烟气温度的影响受炉膛内烟气流速、温度分布及NOx分布影响综合SNCR和SCR占地空间大(需增加大型催化剂反应器和供氨或尿素系统)小(锅炉无需增加催化剂反应器)较小(需增加小型催化剂反应器)SNCR工艺在欧洲以及日本已应用20多年，属于成熟的工艺，效果较好，其优缺点如下：优点：1、脱硝效率50-70%，基本满足环保要求；2、设备简单，建设成本低；3、无需催化剂，运行成本低；4、易于实施。缺点：1、脱硝效率相对SCR低；2、对反应温度要求高，需要准确控制反应区内的温度；3、需要比较高的NH3／NOx值（一般大于1.3）。SNCR脱硝技术将氨水（质量浓度20%～25%）或尿素溶液（质量浓度30%~50%）经过稀释后通过雾化喷射系统直接喷入分解炉合适温度区域（850~1050℃），雾化后的氨与NOx（NO、NO2

等混合物）进行选择性非催化还原反应，将NOx转化成无污染的N2。当反应区温度过低时，反应效率会降低；当反应区温度过高时，氨会直接被氧化成N2和NO。喷氨后炉内发生的化学反应有：4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O6NO+4NH3→5N2+6H2O6NO2+8NH3→7N2+12H2O2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O为了提高脱NOx的效率并实现NH3的逃逸最小化，满足以下条件：在氨水喷入的位置没有火焰；在反应区域维持合适的温度范围（850~1050℃）；在反应区域有足够的停留时间（至少0.5秒，900℃）。SNCR系统主要由卸氨系统、罐区、输送及其控制系统、稀释系统、计量及分配系统、喷雾系统等组成。其流程如下图所示：SNCR一般流程图（氨水）SNCR一般流程图（尿素）停留时间对脱硝效率的影响在还原剂离开温度窗口前SNCR的整个过程必须完成，这样才能达到理想的脱硝效果。这些过程包括：（1）从喷枪中射出的溶液与烟气的混合（2）尿素溶液中水的蒸发（3）尿素中分解出NH3（4）NH3再分解为NH2以及自由基（5）NOx与NH2的反应所以说，延长还原剂在温度窗口下的停留时间脱硝反应就会更加充分。若想获得理想的脱硝效率，还原剂的停留时间至少需要0.5秒。还原剂的确定脱硝还原剂主要集中在液氨、氨水和尿素三种材料，从场地情况来看，液氨和氨水系统的占地面积最大，尿素系统的用地面积最小；从固定投资投资（征地与系统投资）来看，氨水、热解法尿素制氨与水解法尿素制氨的氨区建设投资最高，液氨最低。因此从经济性分析来看，液氨无疑是最好的，尿素次之，氨水最差。而从安全性来考虑，尿素最好，氨水次之，而液氨最差。还原剂的比较（尿素、氨水）氨水的反应更直接，有着高效的去除率、较低的氨逃逸和较高的化学反应效率；尿素反应更复杂，会形成笑气、较高的氨逃逸和较高的CO形成。氨水的最佳温度窗口在900℃，尿素的最佳温度窗口在950℃。使用尿素溶液能耗高，尿素颗粒溶解需要吸热，所以溶解罐必须加装蒸汽伴热装置或者电加热装置，在寒冷地区管道甚至需要加装电伴热。尿素溶解及稀释必须使用去离子水。所以，燃煤锅炉SNCR一般以氨水作为还原剂。氨水与尿素反应温度区间模块化供货是脱硝的方向脱硝虽然是一个比较复杂的工程，但是我们用模块化分解的办法，使之成为一个一个单独的标准化的设备。通过标准化设计、集约化的采购、模块化组装，场内预调试，现场几乎是“零”施工。这样就可以最大化的减少场地、提高可靠性、缩短工期、降低成本。

模块化供货是脱硝的方向模块化供货上海守望者的SNCR系统是由标准的模块组成，所使用的组件都来自著名的设备供应商诸如科隆、西门子、E+H、fisher等。这些模块在发货之前都已经完成了泄漏测试，并且与控制系统相连接，并进行了出厂调试和基本自控功能的检查。模块化供货是脱硝的方向1、脱硝工程价格越来越便宜，利润空间越来越小，低价竞争将是主流。2、脱硝工程的现场工期越来越紧。虽然脱硝工程比较简单，但也是涉及管道、水泵、仪表、阀门、土建、压力容器、电气自控、现场安装等各个方面，部件琐碎繁杂，现场安装的工作量很大，现场安装的时间也比较长，而且可靠性较差。为什么不采用模块化的方式呢？我们的优势：标准化设计模块化组装现场施工极少售后及时周到厂内预调试我们的优势

集约化采购模块化设计与生产能够给您带来的好处

场地集约施工量少工期短可靠性高降低投资40%以上氨水法模块组成缷氨模块存储模块输送模块稀释模块计量模块分配模块喷射模块自控及在线检测模块尿素法模块组成尿素溶液稀释存储模块输送模块稀释模块计量模块分配模块喷射模块自控及在线检测模块卸氨系统外购氨水运输至厂区后，通过屏蔽泵将槽罐车内的氨水输送至氨水储罐。由于氨水易挥发，氨水储罐内的氨蒸气通过管道连接至稀释水储罐，氨蒸气可被稀释水吸收，从而达到了防止氨气泄露的隐患。罐区氨水储存系统的总储存容量应按照不小于烟气脱硝装置5天的总消耗量来设计。氨水卸料和存储系统依据就近原则在附近空地布置。氨水储罐为立式常压容器，碳钢制作，内部涂刷环氧漆防腐,或采用玻璃钢制做。氨水罐介质入口为罐车卸载管线，出口为氨水泵的吸入管线。为了保证氨水罐内有足量的氨水，并且压力适当，氨水罐需要配置液位计、真空阀、安全阀等附属设施。为了便于维护、巡视和操作，氨水罐外需要配置检修操作平台，设置相应的楼梯、爬梯走道等。罐区上方设有挡棚，四周敞开。罐区四周设有约30厘米高的混凝土围堰及排水沟，以防止氨水泄漏时向罐区四周厂区溢流扩散。氨水输送及控制系统来自罐区的氨水和稀释水分别通过加压泵同时输送至稀释系统，从而最终被输送至喷雾系统。氨水加压泵及其控制系统主要由两台屏蔽泵（一用一备）、回流控制系统、流量及压力检测系统及相应阀组组成。稀释水加压泵及其控制系统所含设备与氨水相同。整个系统布置在罐区附近，与罐区共用挡棚。SNCR流程图----尿素（制备装置）SNCR流程图----尿素（制备装置）氨水卸料与存储系统稀释系统由于外购氨水浓度相对较高，综合考虑氨水喷射穿透力及覆盖范围以及热耗的影响，需将还原剂稀释，一般情况下尿素稀释浓度为5%-10%,氨水稀释到浓度5%-10%。氨水和稀释水分别由两个独立管路进入稀释系统，且两流体的流量可根据实际所需喷氨量进行任意浓度的调配，最终被同时输送至静态混合器内，利用静态混合器的强湍流扰动特性，将氨水与稀释水充分混合均匀。整个系统布置在罐区附近，与罐区共用挡棚。计量及分配系统计量及分配装置用于控制每个喷射区的还原剂流量，每台锅炉配置1套计量分配系统，计量分配系统就近布置在喷射系统附近平台上。每层喷枪采用独立的流量和压力控制系统，为复杂的应用情况提供所需的高水平的控制。该装置通过对锅炉的实时工况(如烟气量、NOx及O2浓度等)进行分析，打开或关闭某层氨水喷枪，或调整某层喷枪氨水的流量。每层的计量及分配装置采用分区独立控制，确保每个子系统能独立运行或关闭。计量及分配装置包括：带有就地/远传的就地控制盘、氨水和除盐水的流量计、压力传感器、手动和自动隔绝阀、氨水和除盐水的控制阀以及嵌入式静态混合器等。喷雾系统喷枪是喷雾系统的核心也是整个SNCR（喷氨）系统的关键部件。为提高脱硝反应的效率，喷枪在合适的温度窗口处分层多点布置，按照我们的经验，一般布置在炉膛上部靠近出口处，或者炉膛与旋风筒之间的水平烟道上，或者旋风筒上部靠近进口处。整个喷雾系统都有自反馈和自动调节功能，通过在线监测旋风筒出口（或烟囱出口）NOx排放值，利用反馈系统自动调节和控制氨水喷射量，在保证脱硝效率前提下减少系统运行成本。喷枪能适应不同的稀氨水的流量，在流量变化幅度较大时也能保持优良的雾化效果。水电气供给厂区管架在SNCR（喷氨）系统的罐区附近，管架上的工业水管通过分水阀即可接入稀释水罐。整个SNCR（喷氨）系统的电气柜安装于泵站底座上形成整体或者安放在电气室内。控制系统控制系统包括了就地控制柜、PLC控制柜、接线箱。就地控制箱包括了水泵的启停、切换；报警及报警接触。PLC控制柜对整个系统的控制，包括了对远程信号的接收、计算和传输。所有信号都能就地显示、PLC控制柜显示和操作和远程DCS显示和操作。根据出口处的NOX浓度在线检测设备，当系统检测到出口浓度与设定值不符时，在自动模式时系统可以改变还原剂的喷射量使NOx浓度稳定在设定值范围内，手动模式时，在现场可直接手动调节还原剂喷射量。SNCR系统采用独立的PLC控制系统，能实现炉内喷氨量的自动控制，脱脱硝系统能跟随运行负荷变化而变化，使脱硝系统长期、可靠的安全运行。为保证系统可靠性和提高性价比，SNCR喷射系统纳入锅炉的DCS控制系统中。SNCR喷射系统采用一个远程I/O站，DCS系统CPU仍采用原有DCS的CPU，工作站及系统软件也采用原有设备。尿素溶解罐卸氨模块氨水输送模块分配模块稀释计量模块分配环管及喷枪SNCR关键技术问题SNCR技术的关键是：还原剂喷射在合适的温度窗口，以及喷入的还原剂与烟气中NOX的充分混合，从而实现较高的脱硝效率，降低还原剂的耗量和尾部氨的逃逸。1）喷枪位置的确定确定喷枪位置主要考虑锅炉的气体温度,氨水还原NOx

反应的适宜温度为850℃～1050℃。喷枪的位置选择是否合适，直接决定了SNCR的脱硝效率的高低。喷枪位置的选择是整个SNCR系统最关键的地方。选择合适的喷嘴位置，主要通过两种途径来实现：CFD流场模拟，来确定最佳喷射点；通过安装温度传感器测试炉内温度分布，确定喷射位置。2）喷枪的喷射要求氨水喷入到炉内后，要求氨水与

NOx必须在很短的时间内完成反应

,否则氨就会流动到较低的温度区域

,明显降低氨水还原

NOx的反应程度。所以喷枪的雾化效果及喷雾的覆盖面积就决定了NOx去除率。3）喷嘴的结构和材质喷枪的性能是SNCR脱硝系统的技术关键,喷嘴的结构设计应该首先保证使喷入炉内的溶液呈现良好的雾化状态,其次应考虑喷嘴具有耐高温、耐磨损、防堵塞等性能。上海守望者生产的FMX系列在优化流道设计提高雾化效果的同时也保证了喷嘴的防堵塞性能；喷嘴采用310S耐高温材质，同时喷嘴及枪杆采用先进的热喷涂技术，给喷枪加上一层耐磨损的碳化钨保护层，从而大大提高了喷枪的寿命。SNCR温度窗口的变化势必要求选择不同层的喷枪进行工作，此时让处于“待命”状态的喷枪退出炉内显得十分必要，因此我公司给喷枪设计增加了气动或者电动推进退出执行机构，减少烟气对喷枪的损坏。SNCR中喷枪的使用在SNCR中，喷枪分为两种：1、墙式安装喷枪。即固定安装在炉墙壁上，不带推进装置。2、气动推进式喷枪。以前我们用过电动推进式的喷枪，由于外形体积庞大，安装不方便，而且可靠性差，在现场使用不理想，现在已经不推荐了，全部采用气动式喷枪。快速安装墙式喷枪带气动伸缩装置喷枪SNCR脱硝的关键点：1、喷枪位置选择。由于SNCR脱硝对于温度窗口的选择要求特别高。因此根据温度找位置是最好的办法。使用尿素溶液的，尽量把位置定在950±50的温度范围内，使用氨水溶液的，尽量定在900±50度的范围。一般必须保证有0.5秒以上的反应时间，混合度必须要好。2、SNCR中，喷枪的材质要求由于喷枪的工作温度比较高，而且烟气流速也快，烟气中夹带大量的粉尘，对于喷枪的磨损也非常厉害。因此喷枪需要：耐高温、耐磨损、耐腐蚀。通常，喷嘴部分采用310S，枪管采用310S，耐磨套管采用碳化硅材质，耐磨套管绝对不能用金属材质，否则寿命不超过1个月。3、关于喷枪冷却一般来说，我们的喷枪可以利用原有的雾化空气管路，在不喷射的情况下，持续通空气，以帮助喷枪冷却，保护喷枪。这样只需要一个进气口和一个进液口。也可以利用喷枪安装手孔，在上面开一个孔，装一路气路，以帮助空气冷却喷枪。这种冷却，由于风量比较大、风压要求低，不需要采用压缩空气，直接用锅炉的一次风或者二次风进行冷却就可以了，或者外接鼓风机进行鼓气冷却。布置时还有几点需要特别说明：1、雾化颗粒。喷枪的雾化颗粒不是像烟气冷却一样，越细越好，而应该是颗粒适中才行。颗粒太细，则穿透性太差，降低脱硝效率。颗粒太粗，则颗粒的总体表面积太小，也降低脱硝效率，而且太大的颗粒，由于烟气流速较快，会导致喷雾颗粒不能在短时间内气化完全，有时会产生滴液，导致炉膛爆管。最佳颗粒应该是在80~100微米。2、喷雾形状。我们推荐两种雾化形状，一种是70°扇形，以提高覆盖均匀性，一种是20度实心圆锥形，以提高穿透性。这两种喷枪应该搭配使用，具体使用选择还要视工况决定。在CFB炉，一般采用扇形。3、出口速度。一般来说，出口速度与颗粒大小是一个互相匹配的值，最理想的情况是雾化颗粒既非常细小，出口速度又很快。这样就可以既保证了穿透性，有保证了雾化均匀性。通常是40m/s~50m/s。4、布置时，不能完全垂直于烟气方向布置，而是应该向下倾斜5°，以防止滴液时液体沿喷枪滴落到炉膛壁上，导致炉膛积灰甚至爆管。5、布置时，绝对不能为了减少磨损，而只是将喷枪的喷头部分紧贴炉膛壁布置，这样会导致喷雾颗粒喷出时，易受到气流扰动影响，或者喷头杜塞、腐蚀、异物附着喷头表面时，导致液滴飞溅到炉膛壁上，而造成炉膛壁结块，更严重者会造成爆管。正确的方法是必须将喷枪伸出炉膛壁一个合理的距离才行。这个距离我们推荐100mm。我们喷枪的特点：1、喷枪现在主要是采用成熟产品设计，经过多年的使用考验，雾化性能可靠，雾化性能比较理想。2、我们的枪杆比较细，基本上只有￠22mm的枪杆直径，加上耐磨套管，直径也只有￠36mm，便于安装，便于锅炉开孔3、我们喷枪的出口速度比较快，颗粒又比较细，这样就可以既保证比