【文章內(nèi)容簡介】 2 HN2 + CO 阜寧協(xié)鑫鍋爐 煙氣 脫硝 可行性研究報告 16 NH2 + NO → N2 + H2O NO + CO → N2 + CO2 當(dāng)溫度過高時 ， 部分氨還原劑就會被氧化而生成 NOx， 發(fā)生副反應(yīng) ： 4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O SNCR工藝是一種成熟的脫硝技術(shù) ， 在國內(nèi)外均有廣泛的應(yīng)用。尤其在小型的燃煤、燃油、燃?xì)鈾C(jī)組或工業(yè)鍋爐上， SNCR具有其一定的優(yōu)越性。 SNCR系統(tǒng)較為簡單，可以根據(jù)機(jī)組運(yùn)行狀況靈活處理，不受機(jī)組燃料和負(fù)荷的變化而受影響，施工周期短， SNCR 對其他系統(tǒng)的運(yùn)行(如空氣預(yù)熱器和除塵器 )都不產(chǎn)生干擾及增加阻力。同 SCR煙氣脫硝技術(shù)相比， SNCR的投資與運(yùn)行成本相對較低，沒有額外的 SO2/SO3 轉(zhuǎn)化率，非常適合老廠的脫硝改造。若需進(jìn)一步降低氮氧化物的濃度，可在尾部加設(shè) SCR反應(yīng)器，形成 SNCRSCR混合技術(shù)，只需加裝少量的催化劑就可滿足進(jìn)一步的排放要求。 SNCR、 SCR和 SNCRSCR三種技術(shù)性能比較見表 21。 表 21 選擇性還原脫硝技術(shù)性能 比較 項(xiàng)目 SCR SNCR SCRSNCR 還原劑 NH3或尿素 NH3或尿素 NH3或尿素 反應(yīng)溫度 250~420℃ 850~1250℃ 前段：850~1250℃，后段：250~420℃ 催化劑 TiO2， V2O5，WO3 不使用催化劑 后段加裝少量TiO2， V2O5， WO3 阜寧協(xié)鑫鍋爐 煙氣 脫硝 可行性研究報告 17 脫硝效率 70~90% 大型機(jī)組為 25~40%，小型機(jī)組 40~65% 40~90% 反應(yīng)劑噴射位置 多選擇省煤器與 SCR反應(yīng)器間的煙道內(nèi) 通常在爐膛內(nèi)噴射 綜合 SNCR 和SCR NH3逃逸 小于 3ppm 5~10ppm 小于 5ppm SO2/SO3氧化 會導(dǎo)致SO2/SO3氧化 不導(dǎo)致SO2/SO3氧化 SO2/SO3氧化較SCR 低 對空氣預(yù)熱器影響 催化劑中的 V、 Mn、 Fe 等多種金屬會對SO2的氧化起催化作用， SO2/SO3氧化率較高， NH3與 SO3易形成NH4HSO4而造成堵塞或腐蝕 不會因催化劑導(dǎo)致SO2/SO3的氧化，造成堵塞或腐蝕的概率低于SCR 和混合SNCRSCR SO2/SO3氧化率較 SCR 低，造成堵塞或腐蝕的概率較SCR 低 系統(tǒng)壓力損失 催化劑會造成較大的壓力損失 沒有壓力損失 催化劑用量 較SCR 少，產(chǎn)生的壓力損失相對較小 燃料的影響 高灰分會磨耗催化劑，堿金屬氧化物會無影響 與 SCR 相同 阜寧協(xié)鑫鍋爐 煙氣 脫硝 可行性研究報告 18 使催化劑鈍化 鍋爐的影響 受省煤器出口煙氣溫度的影響 受爐膛內(nèi)煙氣流速、溫度分布及 NOx分布影響 綜合 SNCR 和SCR 占地空間 大 (需增加大型催化劑反應(yīng)器和供氨或尿素系統(tǒng) ) 小 (鍋爐無需增加催化劑反應(yīng)器 ) 較小 (需增加小型催化劑反應(yīng)器 ) SNCR 技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用是在 20 世紀(jì) 70 年代中期日本的一些燃油、燃?xì)怆姀S開始的，在歐盟國家從 80 年代末一些燃煤電廠也開始 SNCR技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用。美國的 SNCR 技術(shù) 應(yīng)用是在 90 年代初開始的，目前世界上燃煤電廠 SNCR 工藝的總裝機(jī)容量在 2GW 以上。 SNCR 技術(shù)的優(yōu)點(diǎn) 與其它脫硝技術(shù)相比， SNCR 技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)： a) 脫硝效果令人滿意 ： SNCR 技術(shù)應(yīng)用在大型煤粉鍋爐上，長期現(xiàn)場應(yīng)用一般能夠達(dá)到 30～ 50％的 NOx 脫除率。 應(yīng)用在循環(huán)流化床鍋爐上可達(dá)到 50~75%脫硝率。 b) 還原劑多樣易得 ： SNCR 技術(shù)中脫除 NOx 的還原劑一般都是含氮的物質(zhì)，包括氨、氨水、氰尿酸和各種銨鹽（醋酸銨、碳酸氫銨、氯化銨、草酸銨、檸檬酸銨等）。但效果最好，實(shí)際應(yīng)用最廣泛的是液氨和氨水。 c) 無二次 污染 ： SNCR 技術(shù)是一項(xiàng)清潔的技術(shù)，沒有任何固體或液體的污染物或副產(chǎn)物生成，無二次污染。 阜寧協(xié)鑫鍋爐 煙氣 脫硝 可行性研究報告 19 d) 經(jīng)濟(jì)性好 ：由于 SNCR 的反應(yīng)是靠鍋爐內(nèi)的高溫驅(qū)動的，不需要昂貴的催化劑系統(tǒng)，因此投資成本和運(yùn)行成本較低。 e) 系統(tǒng)簡單、施工時間短 ： SNCR 技術(shù)最主要的系統(tǒng)就是還原劑的儲存系統(tǒng)和噴射系統(tǒng)，主要設(shè)備有儲罐、泵、噴槍和必要的管路、測控設(shè)備。由于設(shè)備簡單， SNCR 技術(shù)的安裝期短，僅需 10 天左右停爐時間，小修期間即可完成爐膛施工。 SNCR 技術(shù)不需要對鍋爐燃燒設(shè)備和受熱面進(jìn)行大的改動，也不需要改變鍋爐的常規(guī)運(yùn)行方式，對鍋爐的主要運(yùn) 行參數(shù)也不會有顯著影響。 圖 1— 6 SNCR 系統(tǒng)流程圖 在目前脫硝方法中， SCR 與 SNCR 技術(shù)已日趨成熟，各有各自的優(yōu)缺點(diǎn)： SCR 具有更高的脫硝速率，但其昂貴的催化劑和一切催化劑相關(guān)設(shè)備，使得 SCR造價很高 一般用在大型機(jī)組上 ； SNCR 由于沒有了催化劑的作用，它的脫硝效率沒有 SCR 的高，但也省去了催化劑和某些設(shè)備的費(fèi)用，其性價比很高。在國內(nèi)外均有廣泛的應(yīng)用。尤其在小阜寧協(xié)鑫鍋爐 煙氣 脫硝 可行性研究報告 20 型的燃煤、燃油、燃?xì)鈾C(jī)組或工業(yè)鍋爐上， SNCR具有其一定的優(yōu)越性 。所以本脫硝改造工程采用 脫硝技術(shù)為： SNCR（選 擇性非催化還原）脫硝技術(shù)。 脫硝劑的成本中，運(yùn)輸成本占到了很大一部分。氨水中有效的部分只有 1／ 4，其余都是水，帶來了額外的運(yùn)輸和儲存成本。所以僅就消耗的費(fèi)用而言，氨水是不經(jīng)濟(jì)的。但是液氨運(yùn)輸和儲存具有一定的危險性，在國外，液氨槽車運(yùn)輸需要提前報批清場，極為麻煩，所以在歐美很多電廠 SCR 系統(tǒng)棄用液氨改用氨水或者尿素。采用液氨和氨水作為脫硝劑，其系統(tǒng)基本一致，氨水的儲罐容量要大于液氨儲罐容量（取決于氨水濃度，一般為 20％， v/v）。 相對來說，尿素是三種催化劑中最為 昂貴的一種。尿素的售價要高于氨水與液氨，而且尿素需要 進(jìn) 行復(fù)雜的反應(yīng)才能生成 NH3，系統(tǒng)較使用氨水或液氨要復(fù)雜得多。只有當(dāng)電廠附近沒有氨水或者液氨供應(yīng)商時，使用槽車運(yùn)輸氨水因運(yùn)輸成本增加導(dǎo)致其價格與尿素相當(dāng)時，才會考慮使用尿素?；蛘呤钱?dāng)?shù)氐姆顦O為嚴(yán)格，使用槽車運(yùn)輸液氨或者氨水非常麻煩的時候，才會使用尿素。三種脫硝反應(yīng)劑的比較列于表 表 各 種 反 應(yīng) 劑 的 比 較 項(xiàng) 目 液 氨 氨 水 尿 素 反 應(yīng) 劑 費(fèi) 用 便 宜 (100%) 貴 (約150%) 最貴約(180%) 運(yùn) 輸 費(fèi) 用 便 宜 貴 便 宜 阜寧協(xié)鑫鍋爐 煙氣 脫硝 可行性研究報告 21 安 全 性 有 毒 有 害 無 害 儲 存 條 件 高 壓 常規(guī)大氣壓 常規(guī)大氣壓干態(tài) (加熱干燥空氣 ) 儲 存 方 式 液 態(tài) (箱 罐 ) 液 態(tài) (箱 罐 ) 微粒狀 (料倉 ) 初投資費(fèi)用 便 宜 貴 貴 (水解爐制備 ) 運(yùn)行費(fèi)用 便 宜 ，需要熱量蒸發(fā)液氨 貴 ， 需要高熱量蒸發(fā) /蒸餾水和氨 貴 ， 需要高熱量水解尿素和蒸發(fā)氨 設(shè)備安全 有法律規(guī)定 需要 基本上不需要 從上分析可以看出， 液氨作為脫硝劑危險性高，尿素作為脫硝劑較昂 貴， 同 以上 兩種反應(yīng)劑相比 氨水作為脫硝劑較為便宜且安全 ，所以選擇 20%濃度 氨水 作為本工程的脫硝劑。 脫硝布置方式 SNCR 布置方式 選擇性非催化還原技術(shù) SNCR與 SCR 技術(shù)原理相同，都是利用還原劑還原煙氣中的氮氧化物，是目前舊機(jī)組脫硝技術(shù)改造時主要采用的脫硝技術(shù)。一般可獲 30%～ 65%的 NOx 脫除率，所用的還原劑一般為氨、氨水和尿素等。與 SCR 技術(shù)相比不同的是， SNCR 是利用爐內(nèi)的高溫驅(qū)動氨基與 NOx 的選擇性還原反應(yīng)，不需要昂貴的催化劑和體積龐大的催化塔。 SNCR 的系統(tǒng)是由還 原劑儲藏部分、還原劑溶液配置或還原劑蒸發(fā)部阜寧協(xié)鑫鍋爐 煙氣 脫硝 可行性研究報告 22 分、系統(tǒng)噴射部分以及自動控制系統(tǒng)等組成的。 SNCR 工藝流程由 4部分組成： ； ； 3.稀釋的反應(yīng)劑噴入鍋爐合適的部分； 。 圖 2— 2 SNCR 流程布置 由此可見， SNCR 就是在鍋爐的溫度適宜區(qū)域，進(jìn)行噴射還原劑。前置氨或者尿素混合配比及噴射系統(tǒng)，流程簡單 [11]。 供水、供電 本工藝系統(tǒng)只需極小量的工藝（冷卻）水，根據(jù)電廠的水源情況，本工藝系統(tǒng)中的用水可取自電廠的工業(yè)水系統(tǒng)。 本工藝系 統(tǒng)電負(fù)荷大約 10Kw,電壓等級 380V。 煤種及煤質(zhì) 名 稱 符號 單位 設(shè)計(jì)煤種 校核煤種 收到基碳 Car % 收到基氫 H % 阜寧協(xié)鑫鍋爐 煙氣 脫硝 可行性研究報告 23 主要設(shè)備及參數(shù) 項(xiàng) 目 1 3 備注 鍋爐型式 YG/M12 YG/M18 額定蒸發(fā)量 75t/h 75t/h 過熱蒸汽壓力 煙氣量（ 105m179。/h） 過熱蒸汽溫度 485℃ 485℃ 排煙溫度 135℃ 110— 140℃ 鍋爐耗煤量 鍋爐效率 89% 86% 收到基氮 N % 收到基氧 O % 收到基硫 St,ar % 收到基灰分 Aar % 全水分 Mt % 8 干燥無灰揮發(fā)份 Vdaf % 收到基低位發(fā)熱值 Qnct,at kJ/kg 阜寧協(xié)鑫鍋爐 煙氣 脫硝 可行性研究報告 24 脫硝工藝流程 鍋爐的蒸汽量： 75t/h 鍋爐 的煙氣量： 170000Nm3/h 鍋爐煙氣中 NOx 的濃度： 250mg/Nm3 鍋爐排放煙氣中 NOX 的濃度： 100mg/m3 流程設(shè)計(jì) SNCR 系統(tǒng)主要設(shè)備都模塊化進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要有尿素溶液儲存與制備系統(tǒng)，尿素溶液稀釋模塊，尿素溶液傳輸模塊，尿素溶液計(jì)量模塊以及尿素溶液噴射系統(tǒng)組成，如圖 6— 4 所示。 阜寧協(xié)鑫鍋爐 煙氣 脫硝 可行性研究報告 25 火電廠煙氣脫硝系統(tǒng)一般采用 20%濃度氨水 為還原劑，系統(tǒng)主要由 氨水 溶液儲存與制備、尿素溶液輸送、尿素溶液計(jì)量分配以及 氨水溶液噴射等設(shè)備組成。 氨水 溶液的總儲存容量宜按照不小于 2臺 75t鍋爐 脫硝系統(tǒng)在 BMCR 工況下 5d（每天按 24h 計(jì)）的總消 耗量來設(shè)計(jì)。氨水 溶液儲存設(shè)備宜布置在室 內(nèi) 。設(shè)備間距應(yīng)滿足施工、操作和維護(hù)的要求，結(jié)合電廠所在地域條件考慮 氨水 溶液管道的保溫。 氨水 罐應(yīng)設(shè)有人孔、 氨水 或 氨水 溶液入口、 氨水 溶液出口、通風(fēng)孔、液位表、溫度表口和排放口等。 氨水 溶液儲罐宜采用玻璃鋼（ FRP）或不低于 304 的不銹鋼制造。 在噴入鍋爐前， 氨水 溶液應(yīng)與稀釋水混合稀釋，稀釋后的質(zhì)量濃度不得大于 10%。稀釋混合器宜采用靜態(tài)混合器。稀釋用水宜采用除鹽水。每臺鍋爐宜配置一套稀釋系統(tǒng)。 氨水 溶液稀釋系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置過濾器。每臺鍋爐應(yīng)設(shè)計(jì)兩臺稀釋水泵，一臺運(yùn)行，一臺備用。 流量設(shè)計(jì)裕量應(yīng)不小于 10%，壓頭設(shè)計(jì)余量應(yīng)不小于 20%。 多臺鍋爐可共用一套 氨水 溶液輸送系統(tǒng)。 氨水 溶液輸送泵宜采用多級離心泵。每套輸送系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計(jì)兩臺輸送泵，一臺運(yùn)行，一臺備用。氨水 溶液輸送系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置過濾器。 氨水 溶液計(jì)量分配系統(tǒng)每臺鍋爐宜配置一套計(jì)量分配系統(tǒng)。 計(jì)量分配系