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河北诚誉:图文并茂,19个问题为你解读脱硝技术

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admin
来源:
未知
发布时间:
2018-02-09
燃烧烟气中去除氮氧化物的过程,防止环境污染的重要性,已作为世界范围的问题而被尖锐地提了出来。世界上比较主流的工艺分为:SCR脱硝SNCR脱硝。这两种工艺除了由于SCR使用催化剂导致反应温度比SNCR低外,其他并无太大区别,但如果从建设成本和运行成本两个角度来看,SCR的投入至少是SNCR投入的数倍,甚至10倍不止。
 
为防止锅炉内煤燃烧后产生过多的NOx污染环境,应对煤进行脱硝处理。分为燃烧前脱硝、燃烧过程脱硝、燃烧后脱硝。
 
高粉尘布置SCR系统工艺流程图

选择性非催化还原脱硝技术(SNCR)工艺流程图


SCR烟气脱硝工艺流程图

SCR烟气脱硝工艺流程图

选择性非催化还原(SNCR)烟气脱硫技术

选择性非催化还原(SNCR)烟气脱硫技术

脱硝工艺流程图

水泥工艺脱硝工艺流程图

臭氧脱硝系统流程图

高粉尘布置SCR系统工艺流程图

高粉尘布置SCR系统工艺流程图

高粉尘布置SCR系统工艺流程图

SNCR与SCR联合脱硝工艺流程图

SCR脱硝技术工艺流程图

SCR脱硝技术工艺流程图

 
氮氧化物的的危害有哪些?
答:(1)、NO能使人中枢神经麻痹并导致死亡,NO2会造成哮喘和肺气肿,破坏人的心、肺,肝、肾及造血组织的功能丧失,其毒性比NO更强。无论是NO、NO2或N2O,在空气中的最高允许浓度为5mg/m3(以NO2计)。
 
(2)、NOx与SO2一样,在大气中会通过干沉降和湿沉降两种方式降落到地面,最终的归宿是硝酸盐或是硝酸。硝酸型酸雨的危害程度比硫酸型酸雨的更强,因为它在对水体的酸化、对土壤的淋溶贫化、对农作物和森林的灼伤毁坏、对建筑物和文物的腐蚀损伤等方面丝毫不不逊于硫酸型酸雨。所不同的是,它给土壤带来一定的有益氮分,但这种“利”远小于“弊”,因为它可能带来地表水富营养化,并对水生和陆地的生态系统造成破坏。
 
(3)、大气中的NOx有一部分进入同温层对臭氧层造成破坏,使臭氧层减薄甚至形成空洞,对人类生活带来不利影响;同对NOx中的N2O也是引起全球气候变暖的因素之一,虽然其数量极少,但其温室效应的能力是CO2的200-300倍。
 
2 影响NOx生成的主要因素有哪些?
 
答:锅炉烟气中的NOx主要来自燃料中的氮,从总体上看燃料氮含量越高,则NOx的排放量也就越大。
 
3 控制NOx的措施有那些?
 
答:有关 NOx的控制方法从燃料的生命周期的三个阶段入手,即燃烧前、燃烧中和燃烧后。当前,燃烧前脱硝的研究很少,几乎所有的研究都集中在燃烧中和燃烧后的 NOx控制。所以在国际上把燃烧中 NOx的所有控制措施统称为一次措施,把燃烧后的 NOx控制措施称为二次措施,又称为烟气脱硝技术。目前普遍采用的燃烧中 NOx控制技术即为低 NOx燃烧技术,主要有低 NOx燃烧器、空气分级燃烧和燃料分级燃烧。燃煤电厂脱硝技术主要有选择性非催化还原技术 (SNCR)、选择性催化还原技术(SCR)、以及 SNCR/SCR混合烟气脱硝技术。
 
4 什么是低氮燃烧技术?
 
答:对 NOx的形成起决定作用的是燃烧区域的温度和过量空气量。因此,低 NOx燃烧技术就是通过控制燃烧区域的温度和空气量,以达到阻止 NOx生成及降低其排放的目的。目前常用的低 NOx燃烧技术有燃烧优化、空气分级燃烧技术、低 NOx燃烧器
 
5什么是SNCR烟气脱硝技术?
 
答:SNCR即为选择性非催化还原法,是一种经济实用的NOx脱除技术,其原理是以NH3、尿素等作为还原剂,在注入到锅炉之前雾化或者注入到锅炉中靠炉内的热量蒸发雾化。在适宜的温度范围内,气相的氨或者尿素就会分解为自由基NH3和NH2,在特定的温度和氧存在的条件下,还原剂与NOx的反应优于于其他反应而进行。还原剂有不同的反应温度范围,此温度范围称为温度窗口,对SNCR的脱硝效率有较大影响。
 
6 SNCR脱硝反应机理是什么?
 
答:SNCR是一种不用催化剂,在850-1100℃范围内还原NOx的方法。SNCR技术是把还原剂如氨、尿素喷入炉膛温度为850-1100℃的区域,该还原剂迅速热分解成NH3并与烟气中的NOx进行SNCR反应生成N2和H2O。该方法以炉膛为反应器,可通过对锅炉进行改造实现。SNCR反应物贮存和操作系统与SCR系统是相似的,但它所需的氨和尿素的量比SCR工艺要高。
在炉膛850-1100℃这一狭窄的温度范围内,在无催化剂作用下,氨或尿素等氨基还原剂可选择性地还原烟气中的NOx,基本上不与烟气中的O2反应,主要反应为:
氨为还原剂:
NH3+NOx→N2+H20
尿素为还原剂:
CO(NH2)2→2NH2+CO
NH2+NOx→N2+H20
CO+NOx→N2+CO2
当温度过高时,超过反应温度窗口时,氨就会被氧化成NOx:
NH3+O2→NOx+H20
SNCR工艺的NOx脱除效率主要取决于反应温度、NH3和NOx的化学计量比、混合程度、反应时间等。研究表明SNCR工艺的温度控制至关重要,最佳反应温度是950℃,若温度过低,NH3的反应不完全,容易造成NH3泄漏;而温度过高,NH3则容易被氧化为NOx,抵消了NH3的脱除效率。温度过高或过低都会导致还原剂的损失和NOx脱除率下降。通常涉及合理的SNCR工艺能达到30%-70%的脱除效率,部分企业甚至可以高达80%。
 
7 SNCR烟气脱硝技术的优点有哪些?
 
答:(1)用安全的尿素还原剂,不产生液体或固体的废料;
(2)设备采用模块化结构,安装简便,建设周期短;
(3)所占空间极小,锅炉SNCR喷射区可以全部布置在锅炉平台上;
(4)喷射是多层次的,并且随负载及操作指令自动控制;
(5)对煤种变化不敏感;
(6)适用: 煤、石油、天然气、水泥窑、垃圾炉等;
(7)NOx脱除效率25~50%,某些炉型可以更高;
(8)投资少,运行成本低;
(9)适用于脱硝效率要求不高的机组,特别适用于机组脱硝改造工程;
(10)在机组排放要求较高时,具有与LNB+OFA和SCR技术结合的手段。
 
8 SNCR烟气脱硝技术的缺点有哪些?
 
答:SNCR的缺点是脱硝效率相对较低,通常大型锅炉的SNCR脱硝效率在40%以下。SNCR技术采用精准的流场分析技术,针对各种炉型不同的运行实况确定各关键参数的边界条件,经过详细的CFD模拟和CKM计算,制定准确的工艺设计方案和布置;威尼斯人网上娱乐官网拥有专业脱硝设计团队,和丰富的SNCR工程设计经验,能够提供针对性的解决方案,向用户提供专业的服务,达到提高脱硝效率的目的。尤其SNCR脱硝核心部件脱硝喷枪采用航天特种材料和加工工艺设计生产,荣获国家多项专利和创新基金奖励,赢得了客户和同行的高度认可,成为业内知名品牌!
 
9 SNCR脱硝技术的应用范围如何?
 
答:SNCR脱硝技术应用范围涵盖水泥、电力、化工、铝业、食品等各行各业,可适用于各种不同炉况,比较常见的有水泥窑炉、CFB锅炉、垃圾炉、煤粉炉和链条炉,由于其炉膛内的温度正好处于其反应温度窗内,因此SNCR适应性比较好,喷氨点的设置和控制比较简单。而且由于不经过对流受热面,炉膛内的温度又相对稳定,所以运行的可靠性相对要好一些。。威尼斯人网上娱乐官网可针对各种不同炉况制定针对性的脱硝方案。
 
10 什么是SCR烟气脱硝技术?
 
答:SCR烟气脱硝技术即选择性催化还原技术(Selective Catalytic Reduction,简称 SCR),是向催化剂上游的烟气中喷入氨气或其它合适的还原剂,利用催化剂(铁、钒、铬、钴或钼等碱金属) 在温度为200-450℃时将烟气中的 NOx转化为氮气和水。由于NH3具有选择性,只与NOx发生反应,基本不与O2反应,故称为选择性催化还原脱硝。在通常的设计中,使用液态纯氨或氨水(氨的水溶液),无论以何种形式使用氨,首先使氨蒸发,然后氨和稀释空气或烟气混合,最后利用喷氨格栅将其喷入 SCR反应器上游的烟气中。
 
11 SCR法的优点有哪些?
 
答:SCR法是国际上应用最多、技术最成熟的一种烟气脱硝技术。该法的优点是:由于使用了催化剂,故反应温度较低;净化率高,可高达85%以上;工艺设备紧凑,运行可靠;还原后的氮气放空,无二次污染。
 
12 SCR法的缺点有哪些?
 
答:SCR法存在一些明显的缺点:烟气成分复杂,某些污染物可使催化剂中毒;高分散度的粉尘微粒可覆盖催化剂的表面,使其活性下降;系统中存在一些未反应的NH3和烟气中的SO2作用,生成易腐蚀和堵塞设备的硫酸氨(NH4)2SO4和硫酸氢氨NH4HSO4,同时还会降低氨的利用率;投资与运行费用较高。
 
13 SCR系统里的NOx是如何被反应的?
 
在 SCR反应器内,NO通过以下反应被还原:
 
4NO + 4NH3 + O2 → 4N2+ 6H2O
 
6NO + 4NH3 → 5N2+ 6H2O
 
当烟气中有氧气时,反应第一式优先进行,因此,氨消耗量与NO还原量有一对一的关系。
 
在锅炉的烟气中,NO2一般约占总的 NOx浓度的 5% ,NO2参与的反应如下:
 
2NO2 + 4NH3 + O2 → 3N2+ 6H2O
 
6NO2 + 8NH3 → 7N2+ 12H2O
 
上面两个反应表明还原 NO2比还原 NO 需要更多的氨。在绝大多数锅炉的烟气中,NO2仅占 NOx 总量的一小部分,因此 NO2的影响并不显著。
 
14 SCR脱硝法的催化剂如何选择?
 
答:SCR法中催化剂的选取是关键因素,对催化剂的要求是活性高、寿命长、经济性好不产生二次污染。在以氨为还原剂来还原NOx时,虽然过程容易进行,铜、铁、铬、锰等非贵金属都可起到有效的催化作用,但因烟气中含有SO2、尘粒和水雾,对催化反应和催化剂均不利,故采用铜、铁等金属作为催化剂的SCR法必须首先进行烟气除尘和脱硫;或者是选用不易受肮脏烟气污染和腐蚀等影响的,同时要具有一定的活性和耐受一定温度的催化剂,如二氧化钛为基体的碱金属催化剂,其最佳反应温度为300-400℃。
 
15 如何保证SCR系统 NOx脱除效率?
 
答:SCR系统 NOx脱除效率通常很高,喷入到烟气中的氨几乎完全和 NOx反应。有一小部分氨不反应而是作为氨逃逸离开了反应器。一般来说,对于新的催化剂,氨逃逸量很低。但是,随着催化剂失活或者表面被飞灰覆盖或堵塞,氨逃逸量就会增加,为了维持需要的 NOx脱除率,就必须增加反应器中 NH3/NOx摩尔比。当不能保证预先设定的脱硝效率和(或)氨逃逸量的性能标准时,就必须在反应器内添加或更换新的催化剂以恢复催化剂的活性和反应器性能。
 
16 SCR脱硝过程中氨的氧化机理及危害?
 
答:氨的氧化将一部分氨转化为其它的氮化合物。可能的反应有:
 
4NH3 + 5O2 → 4NO+ 6H2O
 
4NH3 + 3O2 → 2N2+ 6H2O
 
2NH3 + 2O2 → N2O+ 3H2O
 
影响氨氧化反应的因素有:催化剂成分、烟气中各组分和氨的浓度、反应器温度等。一般认为在钒催化剂上,当温度超过 399℃时,氨的氧化对脱硝过程才有显著影响。
 
其危害:首先,达到给定的 NOx脱除率需要的氨供给率将增加,需要添加额外的还原剂以替换被氧化的氨;第二,氨的氧化减少了催化剂内表面吸附的氨,可能影响 NOx脱除,可能导致催化剂体积不足;此外,由于氨不是被氧化就是与 NOx反应或者作为氨逃逸从反应器中排出,因此氨的氧化使 SCR工艺过程的物料平衡变得复杂。因此, SCR烟气脱硝系统需要安装氨逃逸的测量仪器。
 
17 SCR脱硝过程中SO2氧化的机理及危害?
 
答:SCR催化剂的氧化特性使燃用含硫煤的锅炉的脱硝反应器也会将 SO2氧化为 SO3: 2SO2 + O2 → 2SO3 。SO2氧化率受烟气中 SO2浓度、反应器温度、催化剂质量、催化剂的结构设计及配方的影响。SO3的产生率正比于烟气中 SO2的浓度。增加反应温度也会加快 SO2的氧化,当温度超过 371℃时,氧化速率将迅速增加。SO2氧化速率也与反应器中催化剂的体积成正比,因此,为获得高的脱硝效率和低的氨逃逸而设计的反应器也会产生更多的 SO3。
 
SO3与催化剂组分及烟气组分反应,形成固体颗粒沉积在催化剂表面或内部,缩短催化剂寿命。 SCR反应器产生的 SO3增加了烟气中 SO3的本底浓度。
 
18 SCR脱硝过程中铵盐(如硫酸氢铵和硫酸铵)的形成机理及危害。
 
答:约在 320℃以下,SO3和逃逸的氨反应,形成硫酸氢铵和硫酸铵:
 
NH3 + SO3 + H2O→ NH4HSO4
 
2NH3 + SO3 + H2O →(NH4)2SO4
 
这些物质从烟气中凝结并沉积,可以使催化剂失活;造成 SCR系统的下游设备沾污和腐蚀,增加空气预热器的压降并降低其传热性能;使飞灰及脱硫装置副产物不适合于特定的用途。降低上述影响是将氨逃逸量维持在低水平以及控制燃用含硫燃料锅炉 SCR装置的SO2氧化率。铵盐沉积开始的温度是氨和 SO3浓度的函数,为了避免催化剂沾污,在满负荷条件下,SCR系统运行温度应该维持在 320℃以上。
 
19 影响SCR脱硝性能的因素有哪些?
 
答:影响SCR脱硝性能的几个关键因素有:反应温度、烟气速度、催化剂的类型、结构和表面积以及烟气/氨气的混合效果。
 
催化剂是SCR系统中的主要部分,其成分组成、结构、寿命及相关参数直接影响SCR系统的脱硝效率及运行状况。不同的催化剂适宜的反应温度也差别各异。反应温度不仅决定反应物的反应速度,而且决定催化剂的反应活性。如果反应温度太低,催化剂的活性降低,脱硝效率下降,则达不到脱硝的效果,此外催化剂在低温下持续运行,还将导致催化剂的永久性损坏;如果反应温度太高,则NH3容易被氧化,生成NOx的量增加,甚至会引起催化剂材料的相变,导致催化剂的活性退化。在相同的条件下,反应器中的催化剂表面积越大,NO的脱除效率越高,同时氨的逸出量也越少。
 
NH3输入量必须既保证SCR系统NOx的脱除效率,又保证较低的氨逃逸率。只有气流在反应器中速度分布均匀及流动方向调整得当,NOx转化率、氨逃逸率和催化剂的寿命才能得以保证。采用合理的喷嘴格栅,并为氨和烟气提供足够长的混合烟道,是使氨和烟气均匀混合的有效措施,可以避免由于氨和烟气的混合不均所引起的一系列问题。

本资讯的关键词:烟气脱硝   脱硝喷枪   SNCR脱硝   低氮燃烧
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