烟气脱硝技术
时间:2013-07-08 阅读:1511
一、无触媒脱氮系统 特点:
该系统采用向炉内喷入氨水的方法。 1、结构简单,不需要维修
通过还远反映减少氮氧化物的成分 2、根据去除率考虑需要量,成本低
二、触媒脱氮系统
如果与无触媒脱氮系统同时使用,该系统可大幅度地减少氮氧化物的生产量,并能满足更严格的烟气排放标准的要求。
电力工业烟气脱硝技术的一般性比较
脱硝系统及工艺
Nox控制技术的性能价格比
应用产业
·电力事业 ·生植能汽电厂
·私营电厂 ·炼铝业
·废弃物焚化炉 ·造纸厂
·钢铁厂 ·化工厂
·水泥厂 ·特殊染料燃烧系统
·炼油厂
脱硝工艺在烧煤、油、天然气、木、城市固态、或危险垃圾的燃烧装置得到成功验证。这些燃烧装置的尺寸和型式各不相同:快装锅炉、工艺加热器、焚化炉、循环或鼓泡流化床、废热锅炉和电站锅炉等。
CFD模型与CKM 模型模拟
CFD模型模拟特定燃烧装置内烟气流动和温度,而CKM 模型根据CFD 计算的流动和温度来计算尿素与NOx 的反应。这两个模型的结合决定了*温度区域和*的反应剂分配喷射策略。由于能够对NOx 还原反应进行估计,所以可以进行模型研究,决定模型是与实际过程相符。设计采用了几十年的技术诀窍和现场经验,只需要简单的安装、操作和维护就可实现模块中化学反应剂的储存、混合、控制、监视和分散。
安全的脱硝药
使用尿素在作用前才转化
为氨及异氰酸 , 通过触媒作用
与NOx化合
使用安全的尿素由于并无
危险的药剂, 在运送, 储存中不
须使用大量安全设备
不須任何的紧急程序来确
保安全,尿素本身无危险性
NOxOUT - SNCR 系统
炉内喷射,非触媒SNCR工艺
NOx 脱硝效率30-70% 不产生液体或固体的废料容易加裝=无停工期所占空间极小射出是多层次的,并且随负载及操作指令自动控制
适用: 煤, 石油, 和天然气锅炉, 生植能及废弃物锅炉, 蒸汽炉, 水泥窑, 钢厂锅炉,炼油厂CO boilers, 焚化炉与其它脱硝设备彼此是可以兼容并且可以升级的成本效益高?营运成本低
SNCR工艺说明SNCR 技术是取得权的技术和专有工艺 使用计算流体力学(CFD)和化学动力学模型(CKM)进行工程设计能力,*的虚拟现实设计技术与特定燃烧的尺寸、燃料类型和特性、锅炉负荷范围、燃烧器燃烧方式、烟气再循环(如果采用)、炉膛过剩空气、初始或基线NOx 浓度、炉膛烟气温度分布、炉膛烟气流速分布等相结合。包括适当设计的设备的机械系统,例如储存、计量、分配、喷射组件、监视和控制 等。安全的化学反应剂尿素。应用工程包括合理的安装、调试和维护。
尿素SNCR, NOxOUT™ 工艺示意图
SNCR的条件与SCR工艺不同,燃料类型(例如煤、生物质和垃圾等)对SNCR性能影响很小。SNCR 工艺可应用于燃烧各种煤的各种型式的锅炉,只要存在“SNCR反应温度窗”。 因为是燃烧后烟气处理工艺,燃烧装置的尺寸、类型和燃料类型对SNCR 工艺没有主要影响。 该工艺在烧煤、油、天然气、木、城市固态或危险垃圾的燃烧装置得到成功验证。 使用无毒尿素溶液的关键喷入方式, SNCR过程减少NOx排放,其产物是水、氮气、二氧化碳、所有无毒气态及通常的烟道气成分。 SNCR工艺必要条件
Fuel Tech 也开发了新型的化学剂喷射器,它能在尿素注入烟气的过程中雾化尿素。该喷射器可以使用压缩空气(可达80 psig) 作为雾化介质,将尿素雾滴导入烟气中。由喷射器产生的液滴尺寸、分布和穿透性促进了尿素与烟气中NOx 的接触,使得以较低的NH3 Slip 取得较高的NOx还原效率。SNCR与使用氨的SCR脱硝工艺相比
从尿素- SNCR工艺可获得好的经济效益:Ÿ 与NH3相反,本工艺使用的尿素是无毒、无害的化学品; 由于没有大的系统因而投资较低:无喷射格栅(AIG)、压缩机、旁路设计、钢支撑、不存在带压和危险的无水氨或氨水的储存、处理和安全设备; 气与气混合条件导致较低的动力需求;Ÿ 使用液态而不是气态反应剂,可以更有效地控制喷雾模式和化学剂分布保证良好的混合,因此以较低的NH3漏失使得化学剂得到较好的利用。纯 SCR烟气脱硝技术原理概述
化学反应过程与采用尿素为还原剂SNCR技术时锅炉内化学反应过程相同。SCR系统采用催化剂,由于活化能的降低使反应在较低的温度条件下进行。氨和NOX在催化剂表面上的反应产生氮和水,类似SNCR系统的反应过程。在有氧的存在及在要求的温度窗范围内。
从生产安全观点看氨与尿素在烟气脱硝技术上之应用
生产安全法规上之观点
在工业安全的分类上,液氨是属于特定高压气体, 可燃性气体与毒性气体,所以对其输送与储存都有相关的规定,而尿素是*无害、无毒的化学品,一般常温下是以固体存在,所以此物质对于人体健康的危害程度可视为很轻微,且不会对环境产生不良影响,也无任何特殊的危害行为,所以对于尿素的输送与储槽的设计就没有很多法规的限制规定,简言之,氨在工业安全的分类上是属于极度危险性化学品,尿素则属非危险性.
就工安法的观点而言,应以不准使用有危险性的化学品为原则,若因工业生产上非要使用不可时, 则以工安法规规范之准其使用,SCR在从前,技术上必需使用氨做为还原剂,别无他法,故虽然氨为极度危险之化学品,然亦只得准其使用而以极严厉的工安法规规范之
如今,以尿素做为SCR还原剂的技术已经发展出来,在技术上能够达到与氨相同的效果,而且已累积了非常丰富的商转经验,在此情形下,以工安法规的观点上来说,应该禁止再准使用氨为还原剂的脱硝技术供烟气脱硝使用,即使考虑到既有设备的经济性的前提下,至少应对新建系统禁止使用,而旧有系统则给其一个缓冲期换用尿素
运转成本上之观点
尿素和氨都可用作 SCR 和SNCR的反应剂,然而,尿素在性能和安全操作方面更具有明显优点。通常在考虑了所有因素后,有关采用尿素的运行费用比无水氨或有水氨高的说法是没有根据的。这些因素主要有: A.运输和储存安全,包括恐怖袭击和泄漏 B.操作许可 C.氨漏失控制
另一个需要考虑的关键问题是由于以下原因可能无法操作采用氨的装置:A.不能获得许可证或由于不能满足安全规章,许可被吊销;B.由于氨泄漏或者运输问题导致系统停运。此外对于高压(250 to 265 psig)无水氨储存 及其在装置中的分配系统,还存在人有意破 坏或失误等之可能性。其所导致之电力生产 损失很容易超过采用无水氨和尿素作为反应剂之间运行费用的差值。
使用氨脱硝的真正成本 因此考虑以氨脱硝的成本时,不仅需考虑其投资与运转成本,尚需考虑与氨处理有关的其它成本,包括当不可预见的氨漏泄发生时对人员邻居和环境进行保护的安全设施,由于安全和环境原因需要的附加成本,包括在意外的漏泄发生时应启动的报告,记录保持和事故应急程序,人员伤,亡的处理和赔偿,及因事故发生而导致之发电损失SNCR/SCR混合技术 HYBRID
SNCR/SCR HYBRID 工艺的目标是:获得与SCR同样高的 NOx 还原率,同时使SNCR 的NOx 还原率zui大化不使用危险的反应剂氨,即安全比SNCR 更经济降低与SCR 相关的中毒、沾污和压力损失不需要大的空间
NOxOUT CASCADE™
混合炉內及炉外SNCR/SCR 混合技术
zui高可超过80%+之脱硝效率可以阶段式的执行,在必须时再升级改装低成本; 可使用现有管道, 通常不需要加装反应器脱硝效率可以依照不同季节的空气品质及操作者的需求来做调整大大降低了传统炉外脱硝常发生之预热器堵塞避免了氨药剂贮存及运送中的危险性
混合型(SNCR/SCR)原理概述逃逸的氨会随烟气流向下游的SCR系统,形成所谓的形成所谓之氨穴(Ammonia Sink),使其反应更为*。还原剂可使用尿素代替较危险的液氨,这相应可省去液氨贮存区的危险性工作场所申请及检查工作。此外,SNCR/SCR 混合系统的另一项优点是SCR系统会因锅炉内已装置有SNCR系统而可以大幅减少其所需要的SCR反应容积,进而降低SCR系统昂贵的装置成本。 混合型(SNCR/SCR)原理概述
逃逸的氨会随烟气流向下游的SCR系统,形成所谓的形成所谓之氨穴(Ammonia Sink),使其反应更为*。还原剂可使用尿素代替较危险的液氨,这相应可省去液氨贮存区的危险性工作场所申请及检查工作。此外,SNCR/SCR 混合系统的另一项优点是SCR系统会因锅炉内已装置有SNCR系统而可以大幅减少其所需要的SCR反应容积,进而降低SCR系统昂贵的装置成本。
采用SCR/SNCRHYBRID混合技术原因
1. 高的SCR工程造价;2. 由于SCR形成硫酸氢铵使空气预热器性能降低;3. SCR催化剂寿命; 4. SCR需要对 NH3 逃逸进行严厉控制;5. SCR要求烟气中 (NH3/NOx)混合和温度 均匀 , (需要AIG装置 和旁路烟道);6. SCR需要对还原剂的储存和处理;7. SCR要求风机(ID/FD Fan)更新或加大,进行基础建设。8. SCR催化剂对中国煤敏感度NOxOUT SCR
使用尿素的SCR工艺
2. 即使在脱硝率达85%时, 氨逸出仍极低, 不致造成下游设备阻塞使用尿素的SCR系统.由于并无危险的药剂,无AIG.在运送, 储存中不须使用大量安全设备成本效益高
NOxOUT ULTRA™
尿素转化成氨之SCR工艺 采用没有危险性的尿素, 取代有危险性的氨水为反应药剂两种选择(新装或改装现有的SCR系统).有AIG. .简易系统 (只有鼓风机, 分解槽, 化学泵, 尿素储存槽, 控制系统)可依客户需求设计 使用尿素转化成氨供传统氨SCR注射系统使用
Gas Reburn with NOxOUT SNCR
燃气二次燃烧系統及SNCR工艺
除了SCR外, 需要较高脱硝效率时的另一种工艺低成本, 使用7%天然气, 可将脱硝率提高至70%使用安全的尿素混烧天然气, 来增加药剂反应的温度区间余氨逸出几率低成本低
结论
在NOx减排性能不会受到负面影响的前提下,在工程实施过程中采用本地化设备及本地资源参与工程,费用会大幅度减少。SNCR与SNCR/SCR混合NOx减排工艺的 US $10 – 20 /kW 安装成本,低于类似大小的机组燃用类似燃料取得同样NOx减排效率的技术的安装成本及总投资。NOxOUT ULTRA™ SCR使用安全的尿素由于并无危险的药剂, 在运送, 储存中不须使用不安全设备。因此,使用Fuel Tech技术从电站排放的烟气中脱除NOx对于中国改进环境保护重要意义,在电力及工业的发展中占有重要地位。SNCR, SNCR/SCR混合技术 及SCR的设计参数比较
有关对锅炉和锅炉性能影响的分析