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脱硝设备厂家:你真的了解SNCR脱硝技术吗?

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admin
来源:
未知
发布时间:
2018-02-11
01丨什么是SNCR技术?
 
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,对本方法的脱硝效率有较大影响。
 
02丨SNCR的反应机理是什么?
 
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,80%的效率也有文献报道。
 
03丨SNCR脱硝技术的核心部件有哪些?



上图为威尼斯人网上娱乐官网SNCR脱硝工艺流程图,其中雾化系统是SNCR脱硝效率的保证,最为关键的核心部件是脱硝喷枪,通过脱硝喷枪将还原剂喷入时必须尽可能地将还原剂喷入到炉内最有效温度窗区域内,即尽可能的保证所喷入的还原剂在合适的温度下与烟气进行良好的混合,这样一方面可以提高还原剂利用率,另外一方面可以控制获得较小的氨逃逸。我企业拥有20年雾化经验,专业承包各类燃烧系统脱硝工程,主要产品有脱硝喷枪、脱硝喷嘴威尼斯人网上娱乐官网威尼斯人线上娱乐电厂脱硝喷枪尿素脱硝喷枪氨水脱硝喷枪双流体喷枪增湿塔喷枪、脱硝喷枪喷嘴,增湿塔喷枪喷嘴,回流喷嘴,双流体喷嘴,直流喷嘴,不锈钢喷嘴、雾化喷嘴、工业喷嘴、扇形喷嘴、空气喷嘴、不锈钢雾化喷嘴、高压喷嘴、雾化喷头、雾化喷头喷嘴、扇形喷头、高压雾化喷嘴、空气雾化喷嘴、高压雾化喷头、工业喷雾喷嘴等各项脱硝设备,荣获国家多项专利,在国内脱硝行业中首屈一指。
 
04丨SNCR脱硝效率的影响因素有哪些?
 
1.温度范围
 
NOx的还原反应发生在一特定的温度范围内(最佳的反应温度850℃-1100℃)。
 
2.合适的温度范围内可以停留的时间
 
停留时间:指反应物在反应器内停留的总时间;在此时间内,NH3、尿素等还原剂与烟气的混合、水的蒸发、还原剂的分解和NOx的还原等步骤必须完成;停留时间的大小取决于锅炉的气路的尺寸和烟气流经锅炉气路的气速;SNCR系统中,停留时间一般为0.001s~10s。
 
3.反应剂和烟气混合的程度
 
混合程度:要发生还原反应,还原剂必须与烟气分散和混合均匀;混合程度取决于锅炉的形状与气流通过锅炉的方式。
 
4.NH3/NOx摩尔比(化学当量比)
 
5.未控制的NOx浓度水平
 
6.气氛(氧量、一氧化碳浓度)的影响
 
7.氮剂类型和状态
 
05丨SNCR脱硝技术的应用
 
SNCR在不同的锅炉中的应用。对于某些垃圾炉、CFB锅炉,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。因此SNCR在这类锅炉的应用比较多。
 
对于电站锅炉,反应温度窗处于高温对流受热面区域。在这个区域,烟气温度受燃料,燃烧配风等调整和变化以及锅炉负荷的变动影响较大,反应温度窗会沿着烟气流动方向迁移,因此SNCR设计时会设置多个喷射取。另外,在烟道截面上,烟气温度分布不均匀,在不到200℃的最佳反应温度窗内,烟气温度偏差可能达到100℃以上,SNCR的先天补足在此暴露无疑。
 
要解决反应温度窗的迁移的问题,烟气温度的测量就是良好控制的前提。在这么高的温度下,现有的技术水平,从测点数量、成本、测量的可靠性、仪表的损坏率都会有一些问题。
另外一个问题就是氨氮摩尔比的问题。氨氮摩尔比是获得高的脱硝效率、低的漏氨和稳定的性能的重要因素。首先,SNCR还原反应的氨氮摩尔比不象SCR一样固定为1:1,随着反应条件的变化,这个比例是一个变化的值。然后,在SNCR的喷氨区,NOx的分布的均匀性很差,而且没有使NOx分布变得均匀的混合手段,因此要获得接近最佳氨氮摩尔比几乎是不可能的。NOx测量的环境以及NOx测量仪的成本,使得动态准确获得NOx的分布数据比获得烟气温度有关数据的困难大得多。
 
SNCR的脱硝效率,随着锅炉的性能设计和受热面布置的不同,所能达到的极限也不同。如果在锅炉设计的时候,在性能设计和受热面设计时为SNCR而改变,那么SNCR会容易一些。但是这样大多是得不偿失的。所以在具体项目上SNCR的可行性论证,要等锅炉设计基本方案出来以后,才能说脱硝效率能够有望达到多高的水平。
 
06丨如何让SNCR脱硝效率最大化?
 
首先,假设烟气温度和NOx测量技术的发展以及成本的降低,使准确、及时、可靠、地动态测量可能的反应区域内的尽可能多的温度以及进出口NOx数值成为可能。然后,按照烟气流动方向和烟道截面方向的布置足够多的喷氨区域,按照测量的数据对喷氨量进行精确调控。
 
最理想的情况是:在布置锅炉受热面的时候,在同一级过热器或者再热器受热面在适当的地方从中间拉开,为自由布置喷氨区域提供方便,甚至将对反应温度区有意多留长一点的净空。理论上,比如一个600MW的锅炉,可以在烟道断面上划分21个的区,沿烟气流动方向布置3个区,这样总共63个区,需要63个高性能的流量测量计和调节阀,63个温度测量点,42个NOx测量仪。按照这样的设计,脱硝效率一般达到70%应该不成问题吧。
 
07丨总结
 
综上,SNCR确实存在一些问题:1、温度窗口窄;2、还原剂混合效果差;3、氨逃逸高。综合导致了SNCR效率低、炉型适应性差的缺点。但是,由于SNCR具有系统简单,改造方便,投资少等特点,在流化床、中小型电厂改造项目、垃圾焚烧炉上还是具有一定优势。此外,在综合性价比合适的前提下,如锅炉设计能兼顾SNCR技术特点,那么SNCR脱硝效率和稳定性还会提升。

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