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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。碱金属能够直接和活性位发生作用而使催化剂钝化。因为SCR的脱硝反应是发生在催化剂的表面,因此催化剂的失活程度依赖于表面上碱金属的浓度。在水溶性的状态下,碱金属有很高的流动性,能够进入催化剂材料的内部。因此对于整体式的蜂窝陶瓷类的催化剂来说,由于碱金属的移动性,可以被整体式载体材料所稀释,能够将失活速率降低。
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。江西电力脱硫脱硝总包环保公司 SNCR还原NO的化学反应效率取决于烟气温度,高温下停留时间,含氨化合物即还原剂注入的类型和数量、混合效率以及NOx的含量等等。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。福建脱硝催化剂 再生环保公司 3.3 SNCR工艺所用的还原剂类型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。新疆脱硫脱硝工程环保公司
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。Cn′Hm′+NO→Nhi+N2+Cn′′Hm′′ (4)
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。 4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O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。黑龙江燃煤烟气脱硫脱硝技术及工程实例在燃煤锅炉系统中,当静电除尘器布置在空气预热器的上游(hot-side ESP),通常使用低尘SCR系统。另外,低尘SCR不需要集尘箱,在设计蜂窝状催化剂的时候,催化剂的孔间距可以大约缩小到4-7mm,这样所需要的催化剂体积相应的减小。更长的催化剂寿命,更小的催化剂体积和不必采用集尘箱这些都意味着低尘SCR系统较高尘SCR系统具有更低的成本。低尘SCR的缺点是当烟气通过ESP之后温度有所下降。但是烟气温度通常不会下降到需要重新进行加热的温度点。但是,在这种情况下,可能需要增加省煤器旁路的尺寸以保证温度维持在SCR系统所需要的可操作温度区间范围之内。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。江西电力脱硫脱硝总包环保公司据调查,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%。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。但是,此时燃烧温度已降低,NOX的生成量是有限的。江西电力脱硫脱硝总包环保公司1.1 SCR 烟气脱硝对空预器的主要影响 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。江西电力脱硫脱硝总包环保公司3、湿式同时脱硫脱硝工艺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%。安徽火电厂烟气脱硝技术及总包环保公司SCR法所用的催化剂主要有3类: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。江西臭氧脱硝环保公司Cn′Hm′+O2→CO2+H2O (6)
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。
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。江西电力脱硫脱硝总包环保公司(4) 液膜法净化烟气是美国能源部能源技术中心开发的一种脱硝技术。国外如美国、加拿大、日本等国对液膜法进行了大量的研究。液膜为含水液体,原则上对NOx 有吸附作用的液体都可以作为液膜。
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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