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某熱電公司130t鍋爐煙氣脫硝工程技術方案(21頁)-工程設計(編輯修改稿)

2024-09-18 12:50 本頁面
 

【文章內容簡介】 空氣或煙氣混合,最后通過分配格柵噴入 SCR反應器上游的煙氣中。 在 SCR 反應器內, NO 通過以下反應被還原: 4NO+4NH3+O2→ 4N2+6H2O 6NO+4NH3→5N 2+6H2O 當煙氣中有氧氣時,反應第一式優(yōu)先進行,因此,氨消耗量與 NO還原量有一對一的關系。 在鍋爐的煙氣中, NO2 一般約占總的 NOX濃度的 5%, NO2參與的反應如下: 2NO2+4NH3+O2→3N 2+6H2O 6 6NO2+8NH3→7N 2+12H2O 上面 兩個反應表明還原 NO2 比還原 NO 需要更多的氨。 在絕大多數(shù)鍋爐煙氣中, NO2 僅占 NOX總量的一小部分,因此 NO2的影響并不顯著。 SCR 系統(tǒng) NOX 脫除效率通常很高,噴入到煙氣中的氨幾乎完全和NOX 反應。有一小部分氨不反應而是作為氨逃逸離開了反應器。一般來說,對于新的催化劑,氨逃逸量很低。但是,隨著催化劑失活或者表面被飛灰覆蓋或堵塞,氨逃逸量就會增加,為了維持需要的 NOX脫除率,就必須增加反應器中 NH3/NOX 摩爾比。 從新催化劑開始使用到被更換這段時間稱為催化劑壽命。 2) SCR系統(tǒng)組成及反應器布置 在選擇 催化還原工藝中, NOx 與 NH3在催化劑的作用下產(chǎn)生還原。催化劑安放在一個固定的反應器內,煙氣穿過反應器平行流經(jīng)催化劑表面。催化劑單元通常垂直布置,煙氣自上向下流動。 SCR系統(tǒng)一般由氨的儲存系統(tǒng)、氨與空氣混合系統(tǒng)、氨氣噴入系統(tǒng)、反應器系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng) 、檢測控制系統(tǒng)等組成。 SCR 反應器在鍋爐煙道中一般有三種不同的安裝位置,即熱段 /高灰布置、熱段 /低灰和冷段布置。 /高灰布置:反應器布置在空氣預熱器前溫度為 350℃ 左右的位置,此時煙氣中所含有的全部飛灰和 SO2均通過催化劑反應器,反應器的工作條件是在 “ 不干 凈 ” 的高塵煙氣中。由于這種布置方案的煙氣溫度在 250~ 400℃ 的范圍內,適合于多數(shù)催化劑的反應溫度,因而它被廣泛采用。但是由于催化劑是在 “ 不干凈 ” 的煙氣中工作,因此催化劑的壽命會受下列因素的影響: ① 煙氣所攜帶的飛灰中含有 Na,Ca,Si,As 等成分時,會使催化劑“ 中毒 ” 或受污染,從而降低催化劑的效能。 7 ② 飛灰對催化劑反應器的磨損。 ③ 飛灰將催化劑反應器蜂窩狀通道堵塞。 ④ 如煙氣溫度升高,會將催化劑燒結,或使之再結晶而失效,如煙氣溫度降低, NH3會和 SO3反應生成酸性硫酸銨,從而會堵塞催化反應器通道和污染空 氣預熱器。 ⑤ 高活性的催化劑會促使煙氣中的 SO2 氧化 SO3,因此應避免采用高活性的催化劑用于這種布置。 為了盡可能地延長催化劑的使用壽命,除了應選擇合適的催化劑之外,要使反應器通道有足夠的空間以防堵塞,同時還要有防腐措施。 /低灰布置:反應器布置在靜電除塵器和空氣預熱器之間,這時,溫度為 250~ 400℃ 的煙氣先經(jīng)過電除塵器以后再進入催化劑反應器,這樣可以防止煙氣中的飛灰對催化劑的污染和將反應器磨損或堵塞,但煙氣中的 SO3始終存在。采用這一方案的最大問題是,靜電除塵器無法在 250~ 400℃ 的溫度下正常 運行,因此很少采用。 :反應器布置在煙氣脫硫裝置( FGD)之后,這樣催化劑將完全工作在無塵、無 SO2的 “ 干凈 ” 煙氣中,由于不存在飛灰對反應器的堵塞及腐蝕問題,也不存在催化劑的污染和中毒問題,因此可以采用高活性的催化劑,減少了反應器的體積并使反應器布置緊湊。當催化劑在 “ 干凈 ” 煙氣中工作時,其工作壽命可達 3~ 5 年(在“ 不干凈 ” 的煙氣中的工作壽命為 2~ 3 年)。這一布置方式的主要問題是,當將反應器布置在濕式 FGD 脫硫裝置后,其排煙溫度僅為 50~60℃ ,因此,為使煙氣在進入催化劑反應器之前達到所需要的反應 溫度,需要在煙道內加裝燃油或燃燒天然氣的燃燒器,或蒸汽加熱的換熱器以加熱煙氣,從而增加了能源消耗和運行費用。 以上三種方案為 SCR 反應器的基本布局方式,就現(xiàn)場設備而言,一般要遵循以下布置原則 : 8 ,建筑和設備的位置應該按照需要的功能來布置,并考慮進出方便、建造難易、操作、維護、和安全性。 SCR 反應器,根據(jù)現(xiàn)場空間和現(xiàn)有設備系統(tǒng)的條件來決定。 SCR 反應器留有適當?shù)目臻g,用來設置過道,便于催化劑模塊的安裝和操作。 。 ,所有的主要通道能允許叉式升降機 或 鏟車 )通行,并考慮其轉動半徑。 對于一般燃油或燃煤鍋爐,其 SCR 反應器多選擇安裝于鍋爐省煤器與空氣預熱器之間,因為此區(qū)間的煙氣溫度剛好適合 SCR 脫硝還原反應,氨被噴射于省煤器與 SCR 反應器間煙道內的適當位置,使其與煙氣充分混合后在反應器內與氮氧化物反應, SCR系統(tǒng)商業(yè)運行業(yè)績的脫硝效率約為 60%~ 80%。 SNCR 煙氣脫硝技術 選擇性催化還原脫除 NOX的運行成本主要受催化劑壽命的影響,一種不需要催化劑的選擇性還原過程或許更加誘人,這就是選 擇性非催化還原技術。該技術是用 NH尿素等還原劑噴入爐內與 NOX進行選擇性反應,不用催化劑,因此必須在高溫區(qū)加入還原劑 ,而且還需要一定的停留時間 。還原劑噴入爐膛溫度為 850~ 1100℃ 的區(qū)域,該還原劑(尿素)迅速熱分解成 NH3 并與煙氣中的 NOX進行 SNCR 反應生成N2,該方法是以爐膛為反應器。 研究發(fā)現(xiàn),在爐膛 850~ 1100℃ 這一狹窄的溫度范圍內、在無催化劑作用下, NH3或尿素等氨基還原劑可選擇性地還原煙氣中的 NOX, 9 基本上不與煙氣中的 O2作用,據(jù)此發(fā)展了 SNCR 法。在 850~ 1100℃范圍內, NH3或尿素還原 NOX的主要反應為: NH3 為還原劑 4NH3+4NO+O2→4N 2+6H2O 尿素為還原劑 NO+CO(NH2)2+1/2O2→2N 2+CO2+H2O 當溫度高于 1100℃ 時 , NH3 則會被氧化為 4NH3+5O2→4NO+6H 2O 不同還原劑有不同的反應溫度范圍,此溫度范圍稱為溫度窗。 NH3的反應最佳溫度區(qū)為 850~ 1100℃ 。當反應溫度過高時,由于氨的分解會使 NOx還原率降低,另一方面,反應溫度過低時,氨的逃逸增加,也會使 NOx 還原率降低。 NH3 是高揮發(fā)性和有毒物質,氨的逃逸會造成新的環(huán)境污 染。 引起 SNCR 系統(tǒng)氨逃逸的原因有兩種,一是由于噴入點煙氣溫度低影響了氨與 NOx的反應 ; 另一種可能是噴入的還原劑過量或還原劑分布不均勻。還原劑噴入系統(tǒng)必須能將還原劑噴入到爐內最有效的部位,因為 NOx 在爐膛內的分布經(jīng)常變化,如果噴入控制點太少或噴到爐內某個斷面上的氨分布不均勻,則會出現(xiàn)分布較高的氨逃逸量。在較大的燃煤鍋爐中,還原劑的均勻分布則更困難,因為較長的噴入距離需要覆蓋相當大的爐內截面。為保證脫硝反應能充分地進行,以最少的噴入 NH3 量達到最好的還原效果,必須設法使噴入的 NH3 與煙氣良好地混合。若噴入的 NH3 不充分反應,則逃逸的 NH3 不僅會使煙氣中的飛灰
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