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烟气脱硝处理方法
1、 炉膛喷射法
炉膛喷射法实质是向炉膛喷射还原性物质,可在一定温度条件下还原已生成的NOx,从而降低NOx的排放量。包括喷水法、二次燃烧法(喷二次燃料即前述燃料分级燃烧)、喷氨法等。此外还有两个常见的问题是:
喷氨法亦称选择性非催化还原法(SNCR),是在无催化剂存在条件下向炉内喷入还原剂氨或尿素,将NOx还原为N2和H2O。它建设周期短、投资少、脱硝效率中等,比较适合于对中小型电厂锅炉的改造。陕西水泥厂脱硝工程脉冲电晕放电产生的高能活性粒子撞击NOx 分子,使其化学链断裂分解为O2 和N2 的方法。还原剂喷入锅炉折焰角上方水平烟道(900~1000℃),在NH3/NOx摩尔比2~3情况下,脱硝效率30%~50%。在950℃左右温度范围内,反应式为:
4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O
当温度过高时,会发生如下的副反应,又会生成NO:
4NH3+5O2→4NO+6H2O
当温度过低时,又会减慢反应速度,所以温度的控制是至关重要的。该工艺不需催化剂,但脱硝效率低,高温喷射对锅炉受热面安全有一定影响。存在的问题是由于温度随锅炉负荷和运行周期而变化及锅炉中NOx浓度的不规则性,使该工艺应用时变得较复杂。山西sncr脱硝工艺总包环保公司三、脱硫脱硝一体化技术和应用在同等脱硝率的情况下,该工艺的NH3耗量要高于SCR工艺,从而使NH3的逃逸量增加。因此影响SNCR系统性能设计和运行的主要因素是:
(1)反应温度范围;
(2)最佳温度区的滞留时间;
(3)喷入的反应剂与烟气混合程度;
(4)处理前烟气中NOx浓度;
(5)喷入的反应剂与NOx的摩尔比;
(6) 氨的逃逸量。
下图所示为以尿素为还原剂的SNCR工艺流程,该流程由4部分组成:
(1)反应剂的接收和储存;
(2)反应剂的计量稀释和混匀;
(3)稀释的反应剂喷入锅炉合适的部分;
(4)反应剂与烟气的混合"
炉内燃烧脱NOX法
(1)工作原理
锅炉燃烧所产生的烟气,大约95%的NOX是NO。在炉膛内,NO有可能发生2种截然相反的化学反应:a在较低的反应温度和较高浓度O2的条件下,NO与O2发生氧化反应,生成NOX。b在较高的反应温度和较低浓度O2的条件下,NO与煤炭发生还原反应,生成无害的N2。在发生NO还原反应的同时,由于空气量不足,将造成烟气中的碳氢化合物和CO等可燃性物质增加。在这种情况下,应当在NO还原反应的下游区域,分级供给燃料完全燃烧所需要的空气量,使得燃烧完全燃烧。宁夏脱硫脱硝设备厂家氯酸氧化工艺, 又称Tri-NOx-NOx Sorb 工艺,是采用湿式洗涤的方法,在一套设备中同时脱除烟气中的SO2和NOx 的方法,该工艺采用氧化吸收塔和碱式吸收塔两段工艺。氧化吸收塔是采用氧化剂HClO3 来氧化NO 和SO2及有毒金属,碱式吸收塔则作为后续工艺用Na2S 及NaOH 为吸收剂,吸收残余的酸性气体,该工艺NOx 脱除率达95 %以上。另外在脱除NOx ,SO2的同时,还可以脱除有毒微量金属元素,并且与利用催化转化原理的技术相比没有催化剂中毒、失活或随使用时间的增加催化能力下降等问题。在20 世纪70 年代Teramoto 就发现次氯酸对NOx 的吸收,到了90 年代Brogren 等人也进行了填充柱的研究,到目前该工艺还处于探索阶段。
M炉内燃烧脱NOX法的基本原理如图3所示。燃料燃烧所需要的空气通过燃烧器喷嘴(MB)、然尽风喷嘴(OFA)和增量风喷嘴(AA)分3次在3个不同的燃烧区域供给,在炉膛内形成1.主燃烧气燃烧区2.未燃烧燃料和还原区3.完全燃烧区等3个不同的燃烧区或使得燃烧在3个不同的空气/燃料区域内完成,以实现空气的分级燃烧,延长完全燃烧的时间,降低炉膛温度水平,从而有效的抑制NOX产生,并保证燃料的完全燃烧。 (2)系统投资小:相对于SCR的大约40美元kW-1 ~60美元kW-1的昂贵造价,由于系统简单以及运行中不需要昂贵的催化剂而只需要廉价的尿素或液氨,所以SNCR大约5美元?kW-1 ~10美元kW-1的造价显然更适合我国国情;
3、燃烧过程
如图3所示,M炉内燃烧脱NOX在各个燃烧区域的燃烧过程如下:
(1)主燃烧器燃烧区。在该区域,煤粉分成浓相燃料和稀相燃料2股,分别通过浓相燃料喷嘴和稀相燃料喷嘴由一次风送入燃料室,并与二次风在喷燃器口混合入炉燃烧,由于此燃烧区域内空气/燃料比较小,燃料供养不足、炉温较低,不仅减少了燃料型NOX的生成量,而且很少生成热力型NOX。其主要化学反映为:
CnHm+O2→CO2+H2O
N+O2→NO
(2)未燃烧燃料和还原区。当燃烧着的气粉流与燃尽风喷嘴(OFA)供给的燃尽风相遇时,燃烧进入未燃烧燃料和还原区域。在此区域内,燃料因接触到补充的空气而进一步燃烧,炉温相对升高,同时,煤炭参与燃烧。 在众多烟气处理技术中,液体吸收法的脱硝效率低,净化效果差;吸附法虽然脱硝效率高,但吸附量小,设备过于庞大,再生频繁,应用也不广泛;由于此区域内空气/燃料比刚刚接近于燃烧所需要的理论空气量,燃料供氧仍然不足,煤炭的还原能力很强,部分NOX被还原,因此,实际生成的NOX反而减少。辽宁烟气脱硫脱硝公司主要化学反应为:
CnHm+O2→H2+CO+Cn′Hm′
Cn′Hm′+NO→Nhi+N2+Cn′′Hm′′
(3)完全燃烧区。在炉膛上部,通过增量风喷嘴(AA)将燃料燃烧所需要的过量空气送入炉膛,形成完全燃烧区。在该区域内,由于过量空气的存在,保证了煤粉的完全燃烧及锅炉的效率,将飞灰的含碳量控制在合理的范围内。同时,由于过量空气的存在烟气中存在的过剩氧气与游离氮结合生成部分NOX。陕西水泥厂脱硝工程1、 炉膛喷射法但是,此时燃烧温度已降低,NOX的生成量是有限的。陕西水泥厂脱硝工程4、烟道系统 挡板(有旁路)、膨胀节、导流板、烟道。主要化学反应为:
Cn′′Hm′′+ O2→CO2+H2O
(Cn′Hm′+O2→CO2+H2O
CO+H2+O2→CO2+H2O
Nhi+ O2→NO+N2
3、技术特点
(1)对燃料的适应性强,适用于煤、油、汽等燃料:
(2)不增加机组运行费用,不用触媒,也不需要喷氨;
(3)不增加新的环境污染物;
(4)锅炉效率和烟气量不发生变化;
(5)锅炉运行状况好,燃烧稳定,能保证锅炉的安全运行;
(6)脱NOX效率高,最高可达50%;
二、M型炉内燃烧脱NOX法的运行与控制效果
某燃煤厂1~3号机组600MW燃煤锅炉采用双炉膛、双火球设计,同时采用M型低NOX燃烧器和M型炉内燃烧脱NOX法控制NOX。每台炉有5层,每层布置8只,共40只,M型低NOX燃烧器,16只油燃烧器。每台锅炉共设计80个一次风喷嘴、24个二次风喷嘴、16个带油枪的二次风喷嘴、8个燃尽风喷嘴(OFA)/24个增量风喷嘴(AA),以实现空气的分级燃烧,有效地抑制NOX的产生,同时保证燃料的完全燃烧。陕西水泥厂脱硝工程在这三种形式中,快速型NOx所占比例不到5%;在温度低于1300℃时,几乎没有热力型NOx。对常规燃煤锅炉而言,NOx主要通过燃料型生成途径而产生。1~3号锅炉实际运行中NOX排放质量浓度、锅炉效率、飞灰中未燃烧质量分数、省煤器出口CO、省煤器出口氧量等
1、NOX的控制效果
据调查,我国燃煤电厂中采用常规燃烧器的固态排渣锅炉中的NOX排放质量浓度一般在600~1200mg/m3之间;而采用低NOX燃烧器的固态排渣锅炉中,NOX的排放质量浓度一般在400~500mg/m3之间。据介绍,单独采用M型低NOX燃烧器,可以将NOX的排放质量浓度控制在410mg/m3以内;采用M型炉内燃烧脱NOX法,其脱NOX效率最高可达50%。广西锅炉脱硝工程公司催化剂的形式有:波纹板式,蜂窝式,板式若同时采用M型低NOX燃烧器和M炉内燃烧脱NOX相结合的方法,可以将锅炉排烟中的NOX排放质量浓度控制在308mg/m3以下,表1的结果表明:同时采用M型低NOX燃烧器和M型炉内燃烧脱NOX相结合的方法,锅炉烟气中NOX的质量浓度在250~300mg/m3之间,不仅达到锅炉设计的NOX<308mg/m3的性能保证值,而且远低于采用常规燃烧器或仅采用低NOX燃烧器的固态排渣锅炉的排放水平。其NOX排放浓度仅相当于《火电厂大气污染排放标准》(GB13223-1996)规定值的38.46%~46.15%。具有十分显著的NOX控制效果。云南低温脱硝技术咨询对于一项工程技术,其可行性的一个重要指标是它的经济性和有效性。传统的化学方法,无论是湿法或是干法都由于各自的缺点从而使它们在工程上的应用受到较大限制。虽然选择性催化脱硝(SCR)法在国外一些工业发达国家研究应用已经有较长的一段时间,但在国内,由于历史的原因,大部分工业燃煤锅炉采用的都是脱硝率较低的低氮氧化物燃烧技术。而面对国内日益严格的环保法规的建立,众多工业锅炉及其他工业燃烧装置急切需要高效可行的工程脱硝技术。因此,尽快形成符合中国国情的拥有自主技术产权的低氮氧化物技术,尤其是烟气脱硝技术已经提上了议事日程。对于氮氧化物的控制而言,在选择控制方案上主要考虑两个因素,即成本和效率。常规的氮氧化物控制方法的优点是成本低,改造简便,但问题在于其无法达到严格的氮氧化物排放标准,而当前能够达到严格氮氧化物排放标准而可行的技术还是SCR方法。
三、锅炉效率
锅炉效率的设计值为89.78%(按高位热值计)和93.44%(按低位热值计)。采用M型低NOX燃烧器和M型炉内燃烧脱NOX相结合的方法后,实测锅炉效率在90.35%~90.91(按高位热值计)之间。在各种负荷条件下,实测锅炉效率均高于其性能保证值。(5)锅炉运行状况好,燃烧稳定,能保证锅炉的安全运行;
四、飞灰中的未燃碳
表1中的测试结果表明,同时采用M型低NOX燃烧器和M型炉内燃烧脱NOX相结合的方法,1~3号锅炉飞灰中的未燃碳在1.64%~4.1%之间,与同类锅炉飞灰中的未燃碳水平相当。同时省煤器出口CO测试值在0~20mg/m3之间,说明煤粉中的可燃物已基本燃尽,锅炉燃烧是充分的。陕西水泥厂脱硝工程6、 碱土金属(CaO)
五、锅炉烟气质量
实际运行测试表明,采用了M型低NOX燃烧器和M型炉内燃烧脱NOX相结合的方法,在600MW负荷下,省煤器出口氧量测试值在3.1%~3.2%之间,过剩空气系数小于1.20,在450MW负荷下,省煤器出口氧量测试值在3.8%~4.6%之间,过剩空气系数小于1.29,在300MW负荷下,省煤器出口氧量测试值在4.9%~5.4%之间,过剩空气系数小于1.35。与未采用M型低NOX燃烧器和M型炉内燃烧脱NOX相结合方法的600MW超临界直流锅炉相比,省煤器出口氧量及过剩空气系数相当,说明锅炉烟气量并没有增加。
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