电厂脱硝技术-选择性非催化还原法烟气脱硝技术

选择性非催化还原脱硝技术原理选择性非催化还原法烟气脱硝技术1SNCR脱硝技术原理2SNCR脱硝技术的特点目录CONTENTS3SNCR脱硝系统基本术语选择性非催化还原脱硝技术原理选择性非催化还原(SNCR)脱硝技术,就是在不采用催化剂的情况下,在炉膛内喷入NH3或尿素等还原剂与NOx进行选择性反应生成N2和H2O,而NH3基本不与O2发生作用的技术。选择性非催化还原脱硝技术原理SNCR过程除了可以使用NH3做还原剂外,还可以直接用尿素【CO(NH2)2】或异氰酸(HNCO)做还原剂,使用不同的还原剂,其还原NO,的机理也不太相同,分别称为热力DeNOx原理、NOxOUT原理和RAPRENOx原理。选择性非催化还原脱硝技术原理1热力DeNOx原理热力DeNOx过程使用NH3作为还原剂,其反应方程式：4NO+O2+4NH3→4N2+6H2O（7-1）4NO+O2+4NH3→3N2+6H2O(7-2)6NO2+8NH3→7N2+12H2O(7-3)当温度高于温度窗口时,NH3的氧化反应开始起主导作用,反而生成NO,反应为4NH3+5O2→4NO+6H2O(7-4)在合适的温度窗口,有多余的O.存在,气态均相反应迅速发生使反应物选择性的还原NO,而烟气中大量的O2未被还原,即不会发生式(7-4)的反应。选择性非催化还原脱硝技术原理2NOxOUT原理NOxOUT过程使用尿素作为还原剂,其反应过程是尿素还原和被氧化两类反应相互竞争的结果。相对于氨,尿素作为固体更容易运输,储运较安全,对管道无腐蚀。在大型电厂锅炉上,一般采用尿素作为还原剂。(NH4)22CO-→2NH2+CO(7-5)NH2+NO→2N2+H2O(7-6)CO+NO→N2+CO2(7-7)其主要化学反应式方程式为：选择性非催化还原脱硝技术原理2NOxOUT原理在尿素还原NOx的同时,也会发生从尿素溶液挥发出来的NH3分子与O2的反应:4NH3+5O2→4NO+6H2O(7-8)4NH3+3O2→2N2+6H2O(7-9)当SNCR的反应温度在温度窗口范围内时,主要发生NOx的还原反应。当反应温度高于温度窗口时,NH3的氧化反应会占主导地位。选择性非催化还原脱硝技术原理3RAPRENOx原理RAPRENOx过程使用氰尿酸来还原NOx,氰尿酸在高于600K时就可升华,分解为异氰酸HNCO,在足够高的温度(如1273K)下,异氰酸HNCO分解并激活可导致NO还原的链锁反应。SNCR脱硝技术的特点SNCR脱硝技术目前在一些NOx排放浓度不高的场合得到了广泛的应用,其脱硝技术经济性高,在我国燃煤电厂烟气脱硝技术中占有重要地位。SNCR脱硝技术的特点SNCR脱硝技术特点:(1)SNCR脱硝系统的建设为一次性投资,运行成本低。在脱硝过程中不使用催化剂,不存在增加系统的压力损失等其他烟气脱硝技术引起的弊端。(2)SNCR脱硝系统的设备占地面积小。当现有锅炉的脱硝技术改造不需要太高的脱硝效率时,不使用催化剂,经济性高。(3)SNCR工艺的整个还原过程都在锅炉内部进行,不需要另外设立反应器。(4)SNCR脱硝技术由于在锅炉内部进行,脱硝效率受锅炉设计、锅炉负荷等因素的影响较大,脱硝效率较低,在30%~70%的范围内。SNCR脱硝技术的特点SNCR脱硝技术特点:(5)选择性非催化还原法(SNCR)由于不采用催化剂,不受煤质和煤灰的影响,可以在锅炉上更经济有效地取得总量控制的较好效果,可以单独使用或作为SCR及其他低氮燃烧技术的必要补充。(6)由于不使用催化剂,不产生SO2/SO3的氧化,空气预热器发生堵塞或腐蚀的几率很小。(7)氨逃逸量大,一般为(6~10)×10-6。SNCR脱硝系统基本术语SNCR脱硝反应对温度非常敏感,高于某个温度,还原剂就可能被氧化;低于该温度,反应速度迅速降低,这个温度范围一般称为温度窗口。例如NH3还原NO的反应只能在800~1200℃的温度区间内才能以较高速率进行。1温度窗口SNCR脱硝系统基本术语2脱硝效率脱硝效率时脱硝系统性能的重要指标之一。脱硝效率是指脱除的NOx量与未经脱硝前烟气中所含NOx量的百分比,计算式为η=(C1-C2)/C1×100%(7-10)式中η脱硝效率C1——脱硝前烟气中NOx的折算浓度(干基、6%O2),以NO2计,mg/m3(标准状态下);C2——脱硝后烟气中NOx的折算浓度(干基、6%O2),以NO2计,mg/m3(标准状态下)。在实际工程中,用NOx分析仪表通过测量脱硝系统投运前后的NOx浓度,经DCS/PLC控制系统计算比较后将信号反馈给氨流量调节阀,调节阀根据反馈信号来控制喷入炉膛内的氨量,从而保证设计的脱硝效率。SNCR脱硝系统基本术语3氨逃逸率脱硝系统正常运行时,NH3不能100%与NOx进行反应,未参加化学反应的氨会随着烟气或飞灰从反应器的出口被带入下游的锅炉部件中,最终排人大气污染环境,这种现象称为氨逃逸。SNCR脱硝工艺中通常所说的氨逃逸率是指空气预热器人口烟气中氨的浓度。通常氨逃逸率越小越好,因为烟气中残余的NH3会与SO2反应生成NH4HSO4和(NH4)2SO4这是一种很黏的物质,附着在空气预热器表面,影响空气预热器的效率。另外,多余的NH3进人大气,也是对空气的污染。现行规范要求,SNCR脱硝系统氨的逃逸率一般应控制在8mg/m3(标准状态下)以下。SNCR脱硝系统基本术语4系统可用率系统可用率是指脱硝系统每年正常运行时间与锅炉每年总运行时间的百分比,可按式（7-11）计算，即可用率=（A-B）/A×100%(7-11)式中A——发电机组每年的总运行时间,h;B——每年因脱硝装置故障导致的停运时间,h。SNCR脱硝系统基本术语停留时间是指反应物在炉膛上部对流区内的存在时间。SNCR的所有步骤必须在这里完成。加大停留时间有利于还原剂与烟气的混合和发生化学反应,可提高反应率。5停留时间SNCR脱硝系统基本术语5停留时间一般停留时间为0.001～10s,实际情况下一般不低于0.5s,停留时间的长短取决于烟气路径和流速。但这些参数是为了优化锅炉参数而不是为了SNCR过程而设计的,流速的设计也要考虑到避免管路的腐蚀。由于考虑到锅炉结构等因素,故一般停留时间并不符合理想的SNCR过程。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,还原剂的停留时间一般需要0.5s左右。SNCR脱硝系统基本术语6理论氨氮当量比理论氨氮当量比NSR,是评价脱硝运行成本中物料消耗的重要指标。对于以尿素作为还原剂的SNCR脱硝系统来说,NSR的计算式为NSR=还原剂折算成NH3的摩尔量/人口处NOx折算成NO2的摩尔量（7-12）一般来说,典型的NSR为0.5~3,脱硝效率随着NSR的增加而增加,当NSR超过2以后,脱硝效率就不会有明显的增加。SNCR脱硝技术影响因素选择性非催化还原法烟气脱硝技术1SNCR脱硝技术原理2SNCR脱硝技术的特点目录CONTENTS3SNCR脱硝系统基本术语SNCR脱硝反应受温度条件、停留时间、NSR、混合程度、氧量等因素的影响。1反应温度的影响SNCR技术对于温度条件非常敏感,在炉膛上选择适当的喷入点,决定了SNCR还原NO效率的高低。尿素溶液还原NOx的最佳温度范围与具体的脱硝环境有关,从一般的实验及工程运行来看,温度窗口一般为850~1100℃。SNCR的温度窗口是一个非常狭窄的范围,一般低于800℃时,还原反应速度太慢以至于还原失效,大部分NH3仍未反应,造成氨逃逸。而温度过高时(如高于1200℃),NH3更容易被氧化为NO。选择性非催化还原烟气脱硝过程是上述两类反应相互竞争、共同作用的结果,如何选取合适的温度条件是该技术成功应用的关键。实测数据显示,NH3的排放受到燃烧烟气温度的强烈影响,在1040℃或更高的温度下喷入尿素可明显减少NH3的排放,尿素喷入应该在最佳温度区间的上限(区间右半部分),这样同时可减少N2O排放的概率。温度对脱硝效率的影响如图7-1所示1特别在大型锅炉中,由于锅炉运行时烟气流量的不稳定,很难准确控制尿素喷入的温度窗口,容易造成脱硝率的降低和氨逃逸量的增加。实际运行中,SNCR系统采用多层喷射系统,分别布置在锅炉的不同位置,根据炉内温度的实时监控,确定需要投入运行的喷射层。根据锅炉特性和运行经验,对于一般燃煤锅炉来说,最佳的还原剂喷射温度窗口通常在折焰角附近的屏式过、再热器及水平烟道的末级过、再热器所在的对流区域。由于炉内烟气温度的分布受到锅炉负荷、煤种等多种因素的影响,合适的脱硝还原反应温度区间随着锅炉负荷的变化而变化,氨基还原剂喷射窗口也需相应变化。(1)在线调整雾化液滴的粒径大小与含水量,缩短或延长液滴的蒸发与热解时间,使热解产物NH3投送到合适的脱硝还原反应区域。0102为适应锅炉负荷的变化,喷射系统通常采用下述措施:(2)为适应锅炉负荷的变化,通常高负荷时投运上层喷射器,低负荷时投运下层喷射器。2停留时间的影响研究表明,NH3-NO非爆炸性反应时间仅约100ms,停留时间指的是还原剂在炉内完成与烟气的混合、液滴蒸发、热解成NH3、NH3转化成游离基NH2、脱硝化学反应等全部过程所需要的时间。2停留时间的影响延长反应区域内的停留时间,有助于反应物质扩散传递和化学反应,提高脱硝效率。当合适的反应温度窗口较窄时,部分还原反应将滞后到较低的温度区间,较低的反应速率需要更长的停留时间以获得相同脱硝效率。停留时间至少应超过0.3s,当停留时间超过1s时,易获得较高的脱硝效果。对于循环流化床来说,由于燃烧器及辐射受热面的布置的特殊性,反应剂在反应区域内的停留时间甚至可以达到2s,相对于普通煤粉炉,可以得到很好的脱硝效率。3化学当量比(NSR)的影响NH3与NO理论化学反应当量比为1:1,但由于部分NH3被氧化成NOx,以及一小部分未反应的NH3随烟气排入大气。因此,需要将比理论化学当量比更多的还原剂喷入炉膛,才能达到较理想的NOx还原率。此外,当原始NOx浓度较低时,脱硝还原化学反应动力降低,为达到相同的脱硝效率,需要喷入炉内更多的还原剂参与反应。运行经验显示,脱硝效率在50%以内时,NH3/NOx摩尔比一般控制在1.0～2.0,其影响如图7-2和图7-3所示。4还原剂与烟气的混合脱硝还原剂与烟气充分均匀混合,是保证在适当的NSR时获得较高的脱硝效率、较低氨逃逸率的重要条件之一。由于喷入的尿素必须与烟气中的NO充分混合后才能发挥较好的选择性还原NO的效果,但如果混合时间太长,或者混合不充分,就会降低反应的选择性。工业应用上,由于锅炉的炉膛直径较大,尿素还原剂与烟气的混合程度对增加脱硝率显得尤为重要。4还原剂与烟气的混合增加雾化气体压力和提高雾化质量可以促进混合。通常较高的雾化气体压力能促进雾化,加速初期尿素的释放并使之与NO反应。但在一项最初使用雾化器的研究中,增加雾化压力并没有使测量到的雾化质量改善,但增加了试剂的喷入动量。这进而促进了试剂渗透和混合,从而影响了SNCR的性能。SNCR技术一般采用液体雾滴喷射的方式,即能够利用喷射溶液的浓度大小,调节液体雾滴的蒸发时间,同时有利于穿透炉膛。4还原剂与烟气的混合由于锅炉负荷和燃用煤种的变化,炉内温度场变化情况比较大。因此,普遍采取多层墙式喷嘴,或者多层喷枪的喷射方式,来适应不同的炉内温度变化工况。而同一层的墙式喷嘴也要采用多个喷嘴的组合方式,以达到最好的喷雾和烟气的混合。喷枪采取多孔形式,通过实验或数值模拟来优化喷射参数,保证混合良好。5氧量对脱硝效率的影响烟气中的O2对NH3-NOx反应会产生一定的影响。实验研究表明,在缺氧的情况下,SNCR反应并不会发生。有氧存在时,SNCR反应才能进行,同时氧浓度的上升使反应的温度窗口向低温方向移动。少量的O2已能够启动NH3选择性非催化还原NOx反应,使得最佳反应温度下降150℃左右;氧浓度升高,使NH3-NOx开始反应的温度提前,向低温侧拓宽了反应温度,但最大脱硝效率下降。由于不同燃烧设备排放烟气的氧量气氛条件多变,因此,SNCR反应在不同氧量条件下的特性是很关键的。研究表明,SNCR脱硝过程中,随着初始NO浓度的下降,脱硝率下降。存在一个NO的临界浓度[NO],NO的初始浓度如果小于这个临界值,那么无论如何增加氨氮比,也不能提高NOx的脱除效率。6初始NOx浓度水平SNCR脱硝技术还原剂选择性非催化还原法烟气脱硝技术1还原剂介绍2还原剂比较目录CONTENTS液氨氨水尿素还原剂还原剂尿素最初从尿液中发现,所以称为尿素。尿素CO(NH2)2是由碳、氮、氧和氢组成的有机化合物。尿素含氮46%,是固体氮肥中含氮量最高的。还原剂1尿素还原剂1尿素(1)尿素的物理性质。尿素为无色、白色针状或棒状结晶体,工业或农业用尿素为白色略带微红色的固体颗粒;无臭无味;密度为1.335g/cm3;常压下熔点为132.7℃,超过熔点则会分解。尿素易溶于水,在20℃的100mL水中可溶解105g,溶解热为57.8cal/g,水溶液呈中性反应。还原剂1尿素(2)尿素储存。尿素产品有两种:结晶尿素呈白色针状或棱柱状晶形(见图7-5),吸湿性强;粒状尿素为粒径1～2mm的半透明粒子,外观光洁,吸湿性有明显改善,因而要避免在潮湿气候下敞开存放。(见图7-5)还原剂1尿素尿素如果储存不当,容易吸湿结块,影响尿素的原有质量,因此需要正确储存尿素。在使用前一定要保持尿素包装袋完好无损,运输过程中要轻拿轻放,防雨淋,储存在干燥、通风良好、温度在20℃以下的地方。大量储存时,下面要用木方垫起20cm左右,上部与房顶要留有50cm以上的空隙,以利于通风散湿,垛与垛之间要留出过道,利于检查和通风。已经开袋的尿素如未用完，一定要及时封好袋口。还原剂1尿素(3)尿素腐蚀性。干尿素颗粒是没有腐蚀性的,但尿素溶液中含有CO(NH2)2、NH3、CO2、NH+4、CO32-、HCO3-等,其中的离子浓度随溶液质量浓度、温度的不同而不同,表现出的腐蚀性也不同。自SNCR脱硝技术开始工业应用以来,未见有公开文献专门报道SNCR过程中尿素腐蚀事故或腐蚀机理。有关尿素腐蚀和防腐的研究,多是针对尿素生产工艺的,可以参考借鉴到SNCR工艺中。还原剂2氨水(1)氨水的理化性质。氨水(指浓度10%～35%)是氨气的水溶液,氨水是碱性腐蚀品,主要成分为NH3H2O,无色透明且具有刺激性气味。熔点（-77℃）,沸点（36℃）,密度0.91g/cm3;易溶于水和乙醇;易挥发,具有部分碱的通性,由氨气通入水中制得;有毒,对眼、鼻、皮肤有刺激性和腐蚀性,能使人窒息,空气中最高允许浓度30mg/m³。工业氨水是含氨25%～28%的水溶液,氨水中仅有一小部分氨分子与水反应形成铵离和氢氧根离子,即氢氧化铵,是仅存在于氨水中的弱碱。氨水凝固点与氨水的浓度有关,常用20%浓度的氨水的凝固点约为-35℃。还原剂2氨水还原剂2氨水(2)氨的危险性。氨水易挥发出氨气,随温度升高和放置时间延长而增加挥发率,且随浓度的增大挥发量会增加。常温常压下,氨水是不燃烧、无爆炸危险的液体,但在温度较高时,从氨水中分离的氨气具有强烈的气味、有毒、有燃烧和爆炸危险。属于危险化学品,10%～35%氨水的为腐蚀品;35%～50%的氨水为非易燃无毒气体;含氨量高于50%时主要危险为有毒气体,次要危险为腐蚀品。SNCR系统采用质量百分含量为15%～20%的工业级氨水,该物质具有比较稳定的化学和物理性质,在运输和储存过程中危险系数相对较低。因此,20%的氨水按碱性腐蚀品作围堰,不按易燃可燃液体作防火堤。还原剂2氨水还原剂2氨水(3)氨的腐蚀性。氨水有一定的腐蚀作用,碳化氨水的腐蚀性更加严重。对铜的腐蚀比较强,钢铁比较差,对水泥腐蚀不大,对木材也有一定腐蚀作用。还原剂3液氨(1)液氨的理化性质。液氨(NH3),又称为无水氨,是一种无色液体,有强烈刺激性气味。分子量17.04,自燃点651.11℃,气氨相对密度(空气=1)为0.59。在空气中爆炸极限为15%～28%.氨比热容为(液体)4.609kJ/((kg·K)。在常压下,(在低于-33.5℃的时候才可以成为液体),低于（-77.7℃）可成为具有臭味的无色结晶。在常温条件下,只有压力达到0.78MPa,在密闭的罐体里存放才可能成为液体。氨作为一种重要的化工原料,为运输和储存便利,通常将气态的氨气通过加压或冷却得到液态氨。还原剂3液氨(2)氨的危险性。氨在空气中可燃,但一般难以着火,连续接触火源,且温度要在651℃以上才可燃烧。氨气与空气混合物的浓度在15%～28%时,遇到明火会有燃烧和爆炸的危险,如果有油脂或其他可燃性物质,则更容易着火。氨对铜、铟、锌及合金有强烈侵蚀作用,氨区需杜绝上述物质。还原剂3液氨(3)氨的储存。储存于阴凉、通风的库房,库温不宜超过30℃,采用防爆型照明、通风设施。禁止使用易产生火花的机械设备和工具。储区应备有泄漏应急处理设备。液氨多储于耐压钢瓶或钢槽中,应与氧化剂、酸类、卤素、食用化学品分开存放。还原剂3液氨(4)氨的毒性。人体吸入或接触氨,会引起人体不同的反应,见表7-3。浓度范围人体生理反应5~10ppm可感到臭味50ppm可工作达8h不会引起问题A00~700ppm刺激眼睛、鼻、喉的黏膜,引起损害0.5%~1%(v/v)短时间的暴露其中，会引起死亡2.0%(v/v)即使使用防毒面罩,皮肤暴露也不能超过几秒钟，超时会引起严重伤害5%~10%(v/v)即刻死亡还原剂比较1技术性脱硝效率方面,对燃煤电厂而言,相同条件下液氨的脱硝效率要高于尿素和氨水。因为尿素溶液含水量大,首先经历液滴蒸发破碎过程,然后需要进行高温热解,最后热解生成的氨气才可以进行还原反应,大大缩短了有效的反应时间。图（7-8）尿素与氨水脱硝效率对比还原剂比较1技术性氨水系统喷射的液滴也需要先蒸发,释放出气态氮,然后进行有效的还原反应。液氨系统向炉膛喷射释放后的氨气,气态的氨可以直接开始有效反应。所以纯氨最高,氨水次之,尿素系统最差。尿素与氨水脱硝效率对比如图7-8所示。图（7-8）尿素与氨水脱硝效率对比还原剂比较2安全性尿素不存在爆炸危险,无毒无害,所以尿素的安全性最高。氨水不是危险品,浓度低于30%的氨水对钢材也无腐蚀性。挥发的氨气对人员存在一定的危害,氨水系统安全性低于尿素系统,有一定的安全操作要求。氨气在空气中的爆炸极限为15%～28%,为了防止氨气混合过程的爆炸危险,需要控制氨气的混合比。还原剂比较3经济性氨水溶液运输和处理方便,不需要额外的加热设备或蒸发设备,系统简单,工程造价最低。液氨系统需要蒸发设备,且需要设置喷淋、检测、报警等设备保障安全,初投资高于氨水系统;尿素系统需要溶解设备,而且需要加热和管道伴热,初投资较大,而且尿素价格也高于氨水和液氨,运行成本也较高。SNCR的工艺系统及设备1选择性非催化还原法烟气脱硝技术1尿素-SNCR工艺流程2尿素-SNCR工艺系统优点目录CONTENTS3尿素-SNCR工艺子系统介绍尿素-SNCR工艺流程尿素-SNCR系统其工艺系统通常包括尿素溶液制备存储系统、供应/循环系统、稀释水系统、计量系统和分配喷射系统组成。图7-9

以尿素为还原剂的

SNCR工艺原理尿素颗粒在还原剂制备系统中配制出50%的尿素溶液,然后存放在尿素溶液存储罐供脱硝使用。50%的尿素溶液通过供应/循环系统\计量系统计量后与稀释水混合成5%～10%的尿素溶液后,在压缩空气的带动下喷入到炉膛或尾部烟道中进行脱硝反应。在炉内高温烟气条件下,尿素溶液具有更好的扩散性,且液气混合所需的动力更小并能达到更好的混合效果,因而普遍被作为SNCR工艺的脱硝还原剂。尿素-SNCR工艺系统优点尿素-SNCR工艺系统优点此外,尿素作为脱硝还原剂还有其他方面的优势:(1)安全性高,无任何危险性;(2)运输和储存都没有特别的安全管理要求;(3)无需进行特别的安全、防火评估;(4)占地小,无须设置安全距离。市场上尿素还原剂通常有尿素溶液和尿素颗粒两种形态,由于袋装固体颗粒尿素内衬塑料薄膜防潮措施,运输、储存、输送都特别方便,所以目前国内电厂大部分都是采购袋装尿素作为还原剂。尿素-SNCR工艺子系统介绍1尿素的运输卸载与存储系统尿素-SNCR工艺子系统介绍（1）尿素上料方式。袋装尿素卸载由电动葫芦起重,人工破包、螺旋输送机输送和皮带机输送、机械破包几种方式。（2）尿素储仓。尿素储仓主要用以储散装的颗粒尿素,储仓宜设计成锥形底立式罐,其容积大小应至少满足全厂所机组1～3天脱硝所需的尿素用量。尿素仓应配置电加热热风流化装置,将加热的空气注入仓底,以防止固体尿素吸潮、桥及结块堵塞。1尿素的运输卸载与存储系统尿素-SNCR工艺子系统介绍2尿素溶液制备系统尿素溶液配制系统的功能是将固体的尿素颗粒溶解为一定浓度的尿素溶液,储存在储罐中便于后续工艺的使用。主要包括两个环节:首先在配料池中将固体尿素颗粒配比成一定浓度的尿素溶液,然后通过配料输送泵将其输送到尿素溶液储罐中。尿素颗粒的溶解过程是一个吸热反应,(当1kg尿素溶解于1kg水中,水温会下降57.8℃),而浓度达到50%的尿素溶液的结晶温度约18℃。因此,尿素溶液的制备过程中,需要提供大量热量去提高溶液温度,因此在溶解罐内配置大功率热源,来防止尿素溶解后的再结晶。尿素-SNCR工艺子系统介绍同时,为了加速溶解和尿素溶液的浓度的均匀性,在尿素溶解罐内安装搅拌装置。另外,溶解罐上还安装了液位检测、温度检测、尿素浓度检测、尿素颗粒入口、除盐水入口、尿素溶液出口、溢流口、排污口、检修爬梯、排氨风机等等,如图7-14和图7-15所示。图7-14尿素溶解罐三维模型

图7-15溶解罐内搅拌器和加热装置2尿素溶液制备系统尿素-SNCR工艺子系统介绍2尿素溶液制备系统配置好的溶液通过输送泵送到尿素溶液储罐。尿素溶液输送泵一般设置两台,一台运行一台备用。尿素-SNCR工艺子系统介绍3尿素溶液储存系统尿素溶液储液罐用于储存配制好的尿素溶液,储液罐的总储存容量宜为全厂所有SNCR装置BMCR工况下5～7d的平均总消耗量;通常尿素溶液储液罐宜为两台。尿素溶液储液罐内应设伴热装置。当尿素溶液温度过低(大于配制浓度下的结晶温度以上5℃)时,启动在线加热器以提升溶液的温度。尿素-SNCR工艺子系统介绍3尿素溶液储存系统储罐为立式平底结构,储液罐露天放置时,尿素溶液储液罐的顶部四周应有隔离防护栏,并设有梯子及平台等安全防护设施。罐体外应实施保温,尿素溶液储液罐应设人孔、尿素溶液进出口、循环回流口、呼吸管、溢流管、排污管、蒸汽管、液位表、温度测量计等设施。尿素-SNCR工艺子系统介绍4尿素溶液的输送及稀释系统尿素溶液的输送工艺系统的作用是将储存罐的尿素溶解经输送泵加压后输送到布置在炉膛附近的溶液计量、分配系统。泵入口设置了一台双筒过滤器。输送泵出口管路上并联设置了一台电加热器,根据管道中溶液的温度决定是否投运。图7-22尿素溶液输送系统尿素-SNCR工艺子系统介绍4尿素溶液的输送及稀释系统如果泵出口出现超压情况,则通过泵出口管路上的安全阀将会起跳,尿素溶液泄压后回到泵入口管道。泵出口管道设置了流量计,便于准确计量输送的尿素溶液流量。该系统管道需要保温伴热,以避免管道中尿素结晶沉淀。图7-22尿素溶液输送系统尿素-SNCR工艺子系统介绍为了让喷入尿素溶液与烟气充分混合，一般先把50%尿素稀释成不大于10%的稀溶液。通常,每套SNCR系统应设置两台稀释水泵,一台运行,一台备用图7-24除盐水稀释系统尿素-SNCR工艺子系统介绍5尿素溶液计量系统50%的尿素溶液的调节和稀释水用量的调节都是通过计量系统进行调节的。该系统采用独立的化学剂流量控制,通过相互独立的流量计来控制单支喷枪的尿素流量,单台锅炉的总流量通过计量泵出口的电磁流量计给出反馈信号,接入控制系统。控制系统通过在线监测NOx.和锅炉负荷的控制信号,自动调节尿素泵变频器,对泵转速进行调节,以实现对尿素喷入量的控制,对NOx.浓度、锅炉负荷、燃料或燃烧方式的变化作出响应,打开或关闭喷射区来控制尿素的质量流量。计量后的50%的尿素溶液和计量后的除盐水溶液通过静态管道混合器进行混合,混合后通入分配系统。尿素-SNCR工艺子系统介绍6分配系统分配系统是用来控制到每个喷枪的雾化冷却空气、混合的尿素剂和冷却水的流量。空气、混合的还原剂可以在该模块上调节,以达到适当的空气/液体质量比率,取得最佳雾化效果,达到最佳的NO.还原效果。尿素-SNCR工艺子系统介绍7喷射系统炉前喷射系统是将在线稀释系统中经过稀释的尿素溶液,送到正在运行的喷射层,并通过雾化蒸汽进行雾化,最终喷入烟道中与烟气混合。炉前喷射系统的作用是保证稀释后的尿素溶液以一定的压力与雾化蒸汽混合,并以合适的压力、速度和角度喷入烟气中,从而使尿素溶液与烟气中的NOx,充分混合反应。尿素-SNCR工艺子系统介绍7喷射系统喷枪是尿素溶液喷射的技术关键,设计喷枪的结构时,首先应保证尿素溶液具有良好的雾化效果;其次雾化的粒径必须保证足够的动量,以满足与烟气的充分混合;第三应考虑喷嘴本身处于高温部位,应具有良好的耐热性能,不易烧损。目前一般采用压缩空气雾化喷枪图7-27某种空气双雾化喷枪尿素-SNCR工艺子系统介绍8冷却水系统和稀释水系统深入炉膛的尿素喷枪需要大量的水进行冷却,考虑到结垢腐蚀因素,冷却水采用汽轮机冷却水,取自凝结水泵出口,冷却完后的水返回凝汽器热井。尿素溶液稀释系统的作用是使尿素50%溶液与稀释水混合稀释后,喷射入锅炉内。稀释用水量最大为2.4t/h,水源最好采用软化水,对于含盐量较低的地表水也可以直接使用尿素-SNCR工艺子系统介绍9SNCR压缩空气系统SNCR系统中,压缩空气除了常规仪用压缩空气外,还有尿素溶液的雾化、管路的吹扫、设施的冷却(墙式喷枪、自动伸缩注入器和多喷嘴枪式喷射器炉外部件)用的杂用压缩空气。在仪用、杂用压缩空气的主管路上,都必须设置过滤器。为了保证喷枪的雾化效果,主厂系统的压缩空气必须有足够的空气压力,并且在每个喷枪雾化空气管道上需设置计量装置,以便准确计量压缩空气流量。SNCR的工艺系统及设备2选择性非催化还原法烟气脱硝技术1氨水-SNCR脱硝系统2液氨-SNCR脱硝系统目录CONTENTS尿素作为还原剂的SNCR脱硝系统由于需要溶解和伴热设施,系统比较复杂。另外,尿素的价格也比较高,所以在一些容易获得氨水的发电单位,可以选择10%~25%的氨水做还原剂进行脱硝,该浓度的氨水属于第八类危险化学品,有腐蚀性危险,危险系数小,安全容易保证。氨水-SNCR脱硝系统设备工艺简单,脱硝效率高,初投资和运行成本都比尿素-SNCR脱硝系统低。氨水-SNCR脱硝系统尿素作为还原剂的SNCR脱硝系统由于需要溶解和伴热设施,系统比较复杂。另外,尿素的价格也比较高,所以在一些容易获得氨水的发电单位,可以选择10%~25%的氨水做还原剂进行脱硝,该浓度的氨水属于第八类危险化学品,有腐蚀性危险,危险系数小,安全容易保证。氨水-SNCR脱硝系统氨水-SNCR脱硝系统设备工艺简单,脱硝效率高,初投资和运行成本都比尿素-SNCR脱硝系统低。氨水-SNCR脱硝系统氨水-SNCR脱硝系统分为还原剂储存系统、供应/输送系统、稀释系统、计量分配系统和喷射系统。图7-30以氨水为还原剂的SNCR脱硝工艺系统氨水一般通过槽车运送到脱硝岛,通过卸氨泵输送到氨水储罐中,在由供应输送泵输送到锅炉本体附近的计量系统,与稀释水进行混合,稀释成5%左右浓度的氨水,经过分配系统根据设计的量分配到每只喷枪,喷入的烟气中进行脱硝反应。氨水-SNCR脱硝系统1氨水储罐图7-31氨水储罐氨水储罐是一个密闭的容器，上面设有人孔、进液口、出液口、气相平衡管、排污管、安全阀、液位计等,储罐本体外接管道上均应设双阀,当其中一个为自动阀时,紧接设备本体的阀门应为手动隔离阀。本体底部通向其他设备的管道上应设两个阀门串联。氨水储罐上部空间储存了蒸发的氨气,在进行氨水充注时,不能排空,而应通过平衡管和氨水槽车上的平衡管相连,返回到槽车储槽中。氨水-SNCR脱硝系统2氨水-SNCR脱硝工艺中的其他系统供应/输送系统一般采用两台不锈钢多级氨水泵,用量小的循环流化床锅炉也可以采用计量泵。氨水输送管道不需要进行伴热和保温,冬季比较寒冷的北方稀释水系统温。另外需要在系统最低点设置放空阀。和氨水接触的设备和管道要采用不锈钢,稀释水系统可以采用镀锌管道和镀锌水箱。图7-32氨水输送计量泵

图7-33氨水分配系统氨水-SNCR脱硝系统液氨由专用槽车运送至液氨储存区,卸氨压缩机将槽车内的液氨压至液氨储罐中,液氨储罐内液氨利用自身的压力或需要时由液氨输送至液氨蒸发器,气化为气态氨,经氨气缓冲罐后送至氨气空气混合器,与稀释风机送来的空气混合成体积浓度为5%的氨空气混合物通过喷射系统喷入炉膛进行脱硝。图7-34液氨SNCR烟气脱硝工艺流程液氨-SNCR脱硝系统1液氨储存液氨-SNCR脱硝系统液氨的纯度大于99.9%,由槽车运来的液氨用压缩机进行卸料,通过卸料压缩机的压差将槽车内的液氨送至储存罐内,卸氨过程产生的尾气收入装有水的吸收罐内,避免对环境造成影响。卸氨过程如图7-35所示。图7-35压缩机卸氨工作原理1液氨储存液氨-SNCR脱硝系统由于卸氨过程液氨减压后蒸发吸热,所以卸氨管道上经常会大量结冰或化霜,为减少此类问题的发生，确保卸氨过程的安全。经常在槽车之后的卸氨管上连接一台蛇形管自然吸热器,减少液氨管道的结冰或化霜现象。液氨的储氨罐容量一般按照锅炉BMCR工况5~7天的用量设计。每个厂最少配备两个储罐。每个储罐只装一半,需要时可通过卸氨压缩机将一个罐里的氨送到另一个罐里去。2液氨蒸发器液氨-SNCR脱硝系统液氨蒸发器的作用在于把液态氨转化为气态氨,加热源一般采用蒸汽加热,也可用电加热头加热。加热温度控制在50℃左右。液氨蒸发器的气化能力一般按最大需氨量的1.2～1.5倍来考虑。3氨气缓冲槽从蒸发器蒸发的氨气流进入氨气缓冲槽,通过调压阀减压,再通过氨气输送管线送到锅炉侧的脱硝系统。缓冲罐的作用是稳定氨气供应,避免受蒸发器操作不稳定所影响。缓冲槽上设置安全阀,用于保护设备。4氨气稀释槽液氨-SNCR脱硝系统氨气稀释槽为立式水槽,水槽由侧面或顶部进水,槽顶设有淋水。液氨系统的各设备排放的氨气汇集后通入稀释槽进行稀释。5氨气泄漏检测器液氨储存及供应系统周边设六只氨气检测器,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,机组控制室会发出警报,操作人员采取必要的措施,防止发生氨气泄漏。电厂液氨储存及供应系统应远离机组本体,并采取措施与周围环境隔离。6系统排放液氨-SNCR脱硝系统液氨储存和供应系统的氨排放管路为一个封闭系统,将经氨气稀释槽吸收成氨废水后排放至废水池,再经废水泵送至废水处理站。7氮气吹扫液氨储存及供应系统中保持系统的严密性,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,本系统的卸料压缩机、液氨储罐、氨气蒸发器、氨气缓冲槽等都备有氮气吹扫管线。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,防止氨气泄漏及与系统中残余的空气混合造成危险。8液氨储存和供应控制系统液氨-SNCR脱硝系统液氨储存和供应控制可通过DCS或PLC实现。所有设备的启停、顺控、连锁保护等都可进行集中控制。对液氨储存和供应系统故障信号实现在控制室报警光字牌显示。系统所有的监测数据都应在显示器上监视。系统连续采集和处理反映液氨储存和供应系统运行工况的重要测点信号,如储罐、蒸发器、缓冲槽的温度、压力、液位显示、报警和控制,氨气检测器的检测和报警等。9稀释风机液氨-SNCR脱硝系统SNCR脱硝系统采用的氨(NH3)还原剂,其爆炸极限(在空气中体积含量)为15%～28%,为保证氨(NH3)注入烟道的绝对安全以及均匀混合,需要引人稀释风将氨浓度降低到爆炸下限以下,一般应控制在5%以内。9稀释风机液氨-SNCR脱硝系统稀释风机为氨气的稀释与混合提供空气。风机的出力按烟气最大量时稀释氨气所需风量来考虑,并留有裕度,混合后的氨气/空气混合物的体积比在BMCR工况时为5%.稀释气流流量的控制在开始启动时手动调整,以后无需再调。稀释风机实物如图7-36所示。10喷射系统液氨-SNCR脱硝系统在实际工程中,以液氨为还原剂的SNCR系统很少,纯氨多用于SCR脱硝系统中,由于喷射的是气相的氨,喷射点温度高,对喷枪要求非常严格,液氨SNCR脱硝系统比氨水和尿素系统都要复杂,所以实际工程中很少应用。SNCR的工艺系统运行与维护选择性非催化还原法烟气脱硝技术1初次运行调试2系统日常运行操作和维护目录CONTENTS分部试运行系统168h满负荷试运行单体调试脱硝装置整套启动试运行SNCR系统的调试SNCR脱硝系统初次运行调试1单体调试单机调试是指单台辅机的调整运行,许多工作是结合分部试运行阶段的调试完成的。该项工作一般由安装单位负责完成。SNCR脱硝系统初次运行调试2分部试运行分部试运行是指按系统对其动力、电力、热控等所有设备进行的调整试运,该项工作一般由调试单位负责完成。脱硝装置分部试运是检验设备及工程安装质量的一个不可缺少的动态试验过程,是整套启动前的重要工序,必须严格管理才能达到预期的效果。工艺系统分系统试运包括下列系统:①尿素溶液配置、存储系统;②稀释水系统;③计量、分配系统;④喷射器系统;⑤仪表风、工厂风系统。SNCR脱硝系统初次运行调试3脱硝装置整套启动试运行热态调试(喷水和尿素溶液调试)冷态调试(带水或空气调试)试运行、系统优化整套启动试运行SNCR脱硝系统初次运行调试3脱硝装置整套启动试运行(1)冷态调试以水和空气为介质的整机调试。调试的目的是使脱硝整套系统在不向炉内喷尿素的情况下,按照整套启动顺序,各系统投入运行,各控制和保护装置自动投入运行。完成系统密封检查后,按照烟气流量状态下的运行参数进行整套装置的调试和模拟试运行。SNCR脱硝系统初次运行调试3脱硝装置整套启动试运行(2)热态调试和试运行热态调试和试运行,即向锅炉内喷尿素溶液带负荷调试/试运行。热态试运行的原则是先手动后程序启停。先喷水运行后喷尿素溶液运行。先调整尿素制备输送系统后调整其他系统。先作锅炉高负荷试验后作锅炉低负荷试验。SNCR脱硝系统初次运行调试3脱硝装置整套启动试运行(3)系统优化系统优化主要包括:运行参数、控制参数和设备运行方式优化;锅炉按照相应的变负荷方式运行,测试脱硝系统各运行数据和性能参数。脱硝系统优化的条件:①系统优化期间锅炉机组运行稳定,应尽量保持烟气参数稳定;②脱硝装置运行稳定。SNCR脱硝系统初次运行调试3脱硝装置整套启动试运行(3)系统优化控制参数优化运行参数优化设备运行方式优化系统运行优化运行工况的优化是在设备工作性能范围内和系统安全运行的前提下进行的。SNCR脱硝系统初次运行调试1脱硝系统启动前的检查SNCR脱硝系统日常运行操作和维护尿素溶液泵的启动准备工作喷枪投运前的准备工作系统投运前的检查准备稀释水泵的启动准备工作启动前的检查(1)系统投运前的检查准备①检查系统溶液管道和蒸汽管道,无破损,不外漏,蒸汽管道保温良好;②测量仪表正常无故障,阀门开关/调节灵活,所有设备正常,设备操作控制置于远方控制;③待投运喷枪前的尿素手动阀和蒸汽阀打开;④泵类(尿素泵、稀释泵等)设备状态(绝缘合格)全面良好;⑤尿素溶液储罐状态良好,内存有合格的尿素溶液,液位不低于600mm。1脱硝系统启动前的检查SNCR脱硝系统日常运行操作和维护(1)系统投运前的检查准备⑥PLC柜供电正常,给待运行设备及阀门(平时运行必须保持送电的设备及阀门尿素泵、稀释泵、蒸汽门、PLC控制柜、操作台、二次回路、NH3仪表、照明)供电;⑦PLC控制系统运行正常,能实现远程设备操作,所有数据显示正确;⑧CRT、控制室保持适温干爽,空调机常开“自动”,电源来自照明总开关;⑨确保所有电机都已受电且试运正常,相关系统防雷接地设施完好;⑩管道系统中,确保在法兰和连接处没有松动,每个阀门都可以打开或关闭。1脱硝系统启动前的检查SNCR脱硝系统日常运行操作和维护1脱硝系统启动前的检查SNCR脱硝系统日常运行操作和维护(2)尿素溶液泵的启动准备工作

①两个尿素溶液泵状态良好;②待运尿素溶液储罐的出口阀门全开;③开启出料阀门的尿素溶液储罐液位高于600mm(假设值,根据工程需要确定);④待开启尿素溶液泵的进口手动阀全开(出口手动门需等泵启动后才缓慢打开。

1脱硝系统启动前的检查SNCR脱硝系统日常运行操作和维护(2)尿素溶液泵的启动准备工作

⑤全关尿素溶液管电动(流量)调整阀,全关尿素溶液稳压回路电动(压力)调整阀,待运尿素溶液储罐旁路罐顶入口手动球阀全开;⑥炉前喷射系统的手动截止阀门全开;⑦炉前喷射系统的一次放水门和二次放水门(排污门)全关;⑧关闭稀释水电动调压阀和其后的手动球阀。1脱硝系统启动前的检查SNCR脱硝系统日常运行操作和维护(3)稀释水泵的启动准备工作

①两个稀释水泵状态良好;