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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。(6)脱NOX效率高,最高可达50%;
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。甘肃水泥脱硝技术及脱硫脱硝总包公司2)氨的蒸发并与预混空气相混合;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。新疆无毒脱硝催化剂及总包公司 4NO+4NH3+O2→3N2+6H2O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。福建脱硫脱硝工程有限公司2.4 SCR系统的构成及主要装置和设备
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。在氨气稍过量的情况下,当反应空速GSH=13,800h-1(高于实验室的5,000h-1)时, 实验室得到的理论最佳反应温度区间为300℃,在略低于该温度下的270℃左右时,得到约30-35%左右的脱硝效果,主要原因是较大的空速,以及在催化剂表面较为严重的积灰现象。当反应空速较高,在25,000 h-1左右时,其效率下降到20-25%。可见,在保温、漏风、吹灰、催化剂用量、控制气流均匀混合等工艺性问题方面若实际应用还需进一步改进。
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。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。山西脱硝液氨总包环保公司2.5 SCR系统工程应用中的常见问题主要化学反应为:
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。甘肃水泥脱硝技术及脱硫脱硝总包公司选择性是指在催化剂的作用和在氧气存在条件下,NH3优先和NOx发生还原脱除反应,生成氮气和水,而不和烟气中的氧进行氧化反应,其主要反应式为:但是,此时燃烧温度已降低,NOX的生成量是有限的。甘肃水泥脱硝技术及脱硫脱硝总包公司 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。甘肃水泥脱硝技术及脱硫脱硝总包公司 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%。湖北除尘脱硫脱硝技术总包环保公司2.4 SCR系统的构成及主要装置和设备若同时采用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。河南尿素sncr脱硝环保公司
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。腐蚀和堵灰。V2O5 含量越高,脱硝效率越高,但 SO2 向 SO3 的转换率也会越高,空预器的腐蚀和堵灰风险就越大。
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。甘肃水泥脱硝技术及脱硫脱硝总包公司(2) 湿式配合吸收工艺
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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