sncr-scr脫硝系統(tǒng)設(shè)計與應用

1、<p>　　SNCR-SCR脫硝系統(tǒng)設(shè)計與應用</p><p>　　摘要廣東某鋼鐵公司熱電廠有1臺蒸發(fā)量為85t/h的鍋爐，為降低該鋼鐵公司熱電廠氮氧化物排放，對該公司的鍋爐加裝SNCR-SCR脫硝系統(tǒng)，煙氣經(jīng)該系統(tǒng)處理后氮氧化物穩(wěn)定達標排放。 </p><p>　　關(guān)鍵詞氮氧化物SNCR-SCR脫硝系統(tǒng) </p><p>　　SummaryA steel

2、 company in Guangdong, has a thermal power plant 85t / h boiler evaporation, In order to reduce the emission of nitrogen oxides, the company decided to install the boiler SNCR-SCR denitrification system. The nitrogen oxi

3、de discharges stably after the flue gas treated by the system. </p><p>　　KeywordNOXSNCR-SCR denitrification system </p><p>　　中圖分類號：TK223.6文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104（2013） </p><p><b&

4、gt;　　1、項目概況 </b></p><p>　　廣東某鋼鐵公司熱電廠有1臺蒸發(fā)量為85t/h的鍋爐，煙氣處理配套建有半干法循環(huán)流化床脫硫和布袋除塵設(shè)施，煙塵排放濃度小于0mg/Nm3，二氧化硫排放濃度小于550mg/Nm3，氮氧化物排放濃度約700mg/Nm3。為降低該鋼鐵公司熱電廠氮氧化物排放，需要對該公司的燃煤鍋爐加裝脫硝系統(tǒng)，以達到熱電廠煙氣氮氧化物排放濃度降至200mg/Nm3以下、降氮

5、脫硝總效率不低于60%的目的。 </p><p>　　該鋼鐵公司脫硝系統(tǒng)主要設(shè)計參數(shù)： </p><p>　　鍋爐排放煙氣量：230000Nm3/h </p><p>　　鍋爐出口NOx排放濃度： ≤700mg/Nm3 </p><p>　　脫硝效率： ≥60% </p><p>　　脫硝后NOx排度濃度： ≤200m

6、g/Nm3 </p><p>　　氨逃逸量： ﹤5ppm </p><p>　　2、工藝流程與工藝原理 </p><p>　　本項目采用SNCR (選擇性非催化還原)-SCR（選擇性催化還原）工藝，工藝流程圖如下所示： </p><p>　　SNCR-SCR脫硝工藝流程圖 </p><p>　　1、SNCR脫硝工藝原理

7、 </p><p>　　SNCR工藝是當煙氣溫度在850～1200 ℃時, 將氮還原劑(一般是氨或尿素) 噴入煙氣中, 把 NOX還原, 生成氮氣和水。SNCR是在高溫的爐膛上部區(qū)域或?qū)α鳠煹绹娙氲€原劑。 </p><p>　　以氨為還原劑的SNCR脫硝反應方程式如下： </p><p>　　4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O </p><

8、;p>　　4NH3+2NO+2O2→3N2+6H2O </p><p>　　8NH3+6NO→7N2+12H2O </p><p>　　以尿素為還原劑的SNCR脫硝反應方程式如下： </p><p>　　(NH4)2CO→2NH2 +CO </p><p>　　NH2+NO→2N2+H2O </p><p>　　

9、CO+NO→N2+CO2 </p><p>　　在尿素、氨還原NOX的同時，也會發(fā)生NH3分子與O2的反應 </p><p>　　4NH3 +5O2→4NO+6H2O </p><p>　　4NH3 +3O2→2N+6H2O </p><p>　　2、SCR脫硝工藝原理 </p><p>　　SCR的全稱為選擇性催化還

10、原法，催化還原法是用氨或尿素之類的還原劑，在一定的溫度下通過催化劑的作用，還原廢氣中的NOx，生成氮氣和水。SCR是將氮還原劑噴入催化反應塔內(nèi)，催化反應塔依煙氣流向可分為噴氨段、混合段、均流段、反應段。 </p><p>　　NOx與氨氣的反應如下： </p><p>　　4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O </p><p>　　6NO+4NH3→5N2+6H

11、2O </p><p>　　6NO2+8NH3→7NO2+12H2O </p><p>　　2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O </p><p><b>　　3、主要系統(tǒng)說明 </b></p><p>　　3.1、氨蒸汽吸收與氨水儲存系統(tǒng)說明 </p><p>　　該鋼鐵公司有生產(chǎn)副產(chǎn)物氨

12、蒸汽，為利用這些副產(chǎn)物，一部分氨蒸汽被噴入SCR中，剩余部分進入SNCR系統(tǒng)用作還原劑脫硝。由于氨氣直接噴入鍋爐爐膛內(nèi)脫硝效果不好，氨氣難以與煙氣混合均勻，需要將氨氣吸收成氨水，然后將氨水噴入爐膛中脫硝。采用氨蒸汽吸收器將氨氣吸收成氨水，吸收器內(nèi)氨氣被除鹽水吸收，制備成氨水。為了吸收制備氨水時產(chǎn)生的熱量，需要冷卻水來冷卻吸收器內(nèi)的熱量。吸收器的氨蒸汽入口管道上安裝有電動球閥和壓力變送器，除鹽水管道上裝有調(diào)節(jié)閥及流量計?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)氨水罐

13、內(nèi)氨水濃度、氨蒸汽壓力控制除鹽水流量，使出口的氨水濃度保持穩(wěn)定。 </p><p>　　3.2、尿素溶液配制儲存系統(tǒng)說明 </p><p>　　袋裝尿素儲存于儲倉，由電動輸送方式倒入尿素溶液配制罐里，用除鹽水將固態(tài)尿素溶解成40～50%質(zhì)量濃度的尿素溶液，通過尿素溶液給料泵輸送到尿素溶液儲罐；尿素溶液經(jīng)由供料泵、計量與分配裝置后由噴射器噴入爐膛內(nèi)。 </p><p>

14、;　　3.3、在線稀釋系統(tǒng)說明 </p><p>　　尿素溶液罐與氨水罐出口均安裝電動球閥與在線稀釋系統(tǒng)相連。氨水與尿素溶液都可用為還原劑進行SNCR脫硝，為充分利用該公司生產(chǎn)副產(chǎn)物氨蒸汽，盡可能利用氨水作為還原劑。氨蒸汽吸收器連續(xù)生產(chǎn)氨水，但是由于氨蒸汽量有限，無法同時滿足SCR、SNCR脫硝還原劑消耗要求。當氨水罐滿了后，打開氨水罐出口閥，關(guān)閉尿素溶液罐出口閥，氨水通過在線稀釋系統(tǒng)稀釋后被噴射系統(tǒng)噴入爐膛中。

15、當氨水罐中液位低于設(shè)定液位后，打開尿素溶液罐出口閥，關(guān)閉氨水罐出口閥，尿素溶液通過在線稀釋系統(tǒng)稀釋后被噴射系統(tǒng)噴入爐膛中。通過以上自動切換來保證充分利用氨蒸汽。尿素溶液或氨水通過供料泵準確計量后輸送到噴射系統(tǒng)，供料泵采用電動調(diào)節(jié)形式的隔膜計量泵，系統(tǒng)可根據(jù)煙氣出口中NOX、NH3濃度自動調(diào)節(jié)液體供應量。每臺鍋爐配置兩臺供料泵，一用一備。為保證尿素溶液(氨水)霧滴在爐膛內(nèi)的覆蓋范圍及運行的穩(wěn)定性，需要將尿素溶液(氨水)稀釋后才能噴入爐膛中

16、。系統(tǒng)配置有稀釋水罐和水泵，稀釋水罐內(nèi)儲存除鹽水，罐內(nèi)除鹽水通過水泵加壓后輸送到混合器，尿素溶液(氨水)與稀釋水在混合器內(nèi)均勻混合成稀尿素溶液(稀氨水)。在混合器后安裝有流量計，每臺鍋爐配置兩臺水泵</p><p>　　3.4、噴射系統(tǒng)說明 </p><p>　　從混合器來的稀尿素溶液（稀氨水）通過調(diào)節(jié)閥組，準確地將定量的尿素溶液（稀氨水）分配給各個噴嘴。噴嘴采用雙流體噴嘴，尿素溶液(氨水

17、)在壓縮空氣的作用下，被霧化成極小的霧滴。霧滴被噴入鍋爐爐膛中，霧滴在爐膛內(nèi)蒸發(fā)、分解成NH3，高溫下NH3與煙氣中NOX反應，生成N2與水，從而脫除煙氣中的NOX。噴射系統(tǒng)根據(jù)鍋爐出口的NOX、NH3濃度來控制噴氨量，在鍋爐的兩級省煤器之間安裝NH3濃度在線檢測儀，鍋爐出口煙道上安裝NOX檢測儀。這兩臺分析儀的檢測數(shù)據(jù)輸送到PLC中，PLC根據(jù)NOX濃度調(diào)整噴氮量，使NOX排放濃度達到環(huán)保要求。為了防止鍋爐出口煙氣中NH3濃度過高，影

18、響鍋爐正常運行，當鍋爐出口煙氣NH3濃度過高時，PLC報警，提醒降低噴氨量。 </p><p>　　本設(shè)計在鍋爐中共布置8只噴嘴，噴嘴流量：100l/h，噴嘴形式：氣助霧化雙流體噴嘴，霧化介質(zhì)：壓縮空氣。 </p><p>　　3.5、SCR系統(tǒng)說明 </p><p>　　該鋼鐵公司85t/h鍋爐出口煙氣溫度大約180℃，比一般鍋爐出口煙氣溫度120~150℃高，經(jīng)

19、過布袋除塵器后，煙氣溫度可達到130℃以上。這么高的煙氣溫度可以采用低溫SCR脫硝。 </p><p>　　3.5.1、SCR反應器本體 </p><p>　　SCR反應器本體依煙氣流向可分為噴氨段、混合段、均流段、反應段。 </p><p>　　SCR反應器本體材質(zhì)：碳鋼； </p><p>　　SCR反應器本體外型尺寸：6000mm

20、15;6000mm×16000mm。 </p><p>　　3.5.2、催化劑 </p><p>　　為節(jié)省場地，SCR采用立式結(jié)構(gòu)，在SCR本體內(nèi)自上至下可布置三層催化劑，三層催化劑采用2+1配置方式，初期布置兩層催化劑，預留增加一層催化劑位置，當兩層催化劑經(jīng)過長時間的運行，脫硝效率下降，無法達到排放要求，可在預留位置再安裝一層催化劑。 </p><p>

21、;　　3.5.3、氨供應噴射系統(tǒng) </p><p>　　該鋼鐵公司有生產(chǎn)副產(chǎn)物氨蒸汽提供，而SCR需要的氨氣量很小，SCR反應器僅需要約20kg/h的氨氣就可以滿足脫硝要求。完全可以利用該鋼鐵公司的生產(chǎn)副產(chǎn)物氨蒸汽作為SCR的還原劑。 </p><p>　　3.5.4、燃燒系統(tǒng) </p><p>　　低溫脫硝系統(tǒng)運行時，氨氣易與煙氣中SO3反應生成(NH4)2SO4

22、和NH4HSO4而沉積在催化劑表面，堵塞催化劑。SCR脫硝的反應是NH3與NOX在催化劑表面發(fā)生的，需要保證催化劑有足夠的有效表面積。當(NH4)2SO4和NH4HSO4沉淀到催化劑表面達到一定程度后，就必須清除這些反應物。SCR系統(tǒng)配置燃燒系統(tǒng)，燃燒系統(tǒng)由燃燒器、助燃風機、調(diào)溫風機組成。燃燒系統(tǒng)產(chǎn)生450℃左右的高溫氣體，催化劑表面的(NH4)2SO4和NH4HSO4在高溫下會逐漸分解，催化劑表面恢復正常。運行時可根據(jù)煙氣在線監(jiān)測儀監(jiān)

23、測NOX排放濃度及催化劑各層阻力來判斷是否有必要用燃燒系統(tǒng)烘烤催化劑。 </p><p>　　3.5.5、增加風機 </p><p>　　SCR反應器內(nèi)安裝三層催化劑時運行阻力約1200Pa。由于原有鍋爐的引風機已沒有壓頭余量，所以必須為每臺SCR配置一臺增壓風機。增壓風機的風量余量為10%，壓頭余量為20%。增壓風機采用離心風機。 </p><p><b&g

24、t;　　4、結(jié)語 </b></p><p>　　SNCR+SCR脫硝組合工藝結(jié)合了SNCR工藝投資省，SCR工藝高效的特點。SNCR和SCR都是在一定溫度下，向煙氣中加入氨或尿素溶液與煙氣中的NOX發(fā)生還原反應，生產(chǎn)無害的氮氣和水，不同之處是SCR有催化劑的參與，而催化劑的參與降低了反應溫度，并提高了反應效率。 </p><p>　　SNCR+SCR脫硝組合工藝具有兩個反應區(qū)通

25、過布置在鍋爐爐墻上的噴射系統(tǒng)，首先將還原劑噴入第一反應區(qū)爐膛，在高溫下還原與煙氣中NOX發(fā)生非催化還原反應，實現(xiàn)初步脫氮。然后，未反應完全的還原劑進入組合工藝的第二反應區(qū)反應區(qū)，進一步脫氮。 </p><p>　　該鋼鐵公司SNCR-SCR脫硝系統(tǒng)投入運行后，鍋爐排放煙氣中NOX能穩(wěn)定達標排放。具體監(jiān)測數(shù)據(jù)如下： </p><p><b>　　參考文獻 </b><