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烟气SCR脱硝与SNCR脱硝技术比较
发表时间:2018-11-30 17:30
锅炉燃用低热值高灰分燃料,尾部灰浓度远高于煤粉锅炉,会造成SCR反应器催化剂磨损严重、使用寿命降低,将使运行费用增加较大;省煤器后烟温较煤粉炉低,设计310℃左右为SCR脱硝反应的温度下限,不利于SCR反应器提高脱硝效率;由于催化剂的加入会将SO2氧化为SO3并与逃逸氨反应生成硫酸氨和硫酸氢铵,易造成空预器积灰堵塞和腐蚀且系统阻力增加较大,影响机组运行安全。鉴于以上因素,不考虑采用SCR或者SNCR+SCR联合脱硝工艺。
  脱硝工艺的选择:
烟气脱硝技术比较(福建地区)
  SNCR适用于CFB机组,首先其炉膛出口温度一般在850——1000℃区间内,在SNCR工艺高效“温度窗”内;其次燃烧后烟气分三股分别经过分离器,在分离器内剧烈混合且停留时间超过1.5秒,为SNCR工艺提供了天然的优良反应器;最后由于CFB燃烧技术是一种低NOX燃烧技术,CFB锅炉出口NOX浓度较低,再通过SNCR工艺,可确保出口浓度达到环保要求;此外SNCR工艺投资和运行费用都低于SCR工艺,工业试验和国外运行经验均表明SNCR系统用于CFB锅炉,设计合理可达50%以上脱硝效率,氨逃逸可低于8ppm。
  综合比较认为:采用SNCR脱硝技术,对该项目锅炉效率、排烟温度、锅炉受热面以及锅炉下游设备造成腐蚀的影响均较小,不影响机组运行的安全,不需要进行针对性设备改造。SNCR脱硝技术与SCR脱硝技术相比,具有工程实施较为简单易行,投资及运行成本低,占地面积少,建设工期短,氮氧化物排放可达到环保要求。根据满足布置要求,投资成本经济合理,本工程推荐采用SNCR工艺。
  2、SNCR脱硝系统还原剂的选择:
  SNCR脱硝系统还原剂有液氨、氨水、尿素三种。
  1)液氨:
  优点:喷入炉膛后会迅速挥发成气体,不会造成炉内受热面湿壁、腐蚀;
  缺点:氨气有毒、可燃、可爆,储存的安全防护要求高,需相关消防安全部门审批才能大量储存、使用;采用液氨的SNCR相对而言系统比较复杂,初期投资费用高,运行维护费用高,管道损失大,液氨泄漏事故频繁发生,从安全方面考虑,建议不采用液氨作为还原剂;
  2)氨水:
  优点:喷射刚性、穿透力比氨气喷射高;
  缺点:氨水恶臭、挥发性和腐蚀性强,有一定的操作安全要求,由于含大量的稀释水,储存、输送系统复杂;
  3)尿素:
  采取一般的工业、农业用尿素作为还原剂,其含氮量在46%以上,其运输、储存、输送都无需特殊的安全防护措施。
  尿素作为主要的工业、农用物资,其较大生产规模的厂家在福建省就有三明化工厂、福建富宝腾达化工有限公司等企业,可以保证还原剂--尿素的供应;其价格:根据2012年11月份市场预测福建地区尿素市场价格稳中有落,当地尿素企业主流出厂报价2020元/吨左右,近期尿素厂家生产基本正常,产品主供当地市场需求,当地农业用肥需求淡季,尿素厂家销售情况不理想,尿素出厂报价稳中有落,目前当地尿素企业出厂报价2000-2030元/吨左右,近期外省尿素到货平稳,当地经销商随行就市出货,目前当地市场批发报价2100元/吨左右。
  从安全、采购、投资、运行成本、系统复杂性等方面综合考虑,选用尿素作为NOX还原剂。
  3、还原剂喷射点的选择:
  SNCR法的NOx脱除效率主要取决于反应温度、NH3与NOx的化学计量比、混合程度、反应时间等,CFB锅炉的烟气温度一般在920℃以下,分离器区域烟气温度在870——908℃之间,SNCR工艺的温度控制至关重要,若温度过低,NH3的反应不完全,容易造成NH3逃逸;而温度过高,NH3则容易被氧化为NO,抵消了NH3的脱硝效果。温度过高或过低都会导致还原剂损失和NOx脱除率下降。
  对于SNCR脱硝还原剂(尿素或液氨)而言,CFB锅炉均能提供合适的温度区间供还原剂与NOx发生反应,达到脱除NOx的目的。
  根据目前各研究机构对循环流化床锅炉的研究,SNCR最佳还原剂注射点为旋风分离器入口。根据流场计算及实测烟气在旋风分离器内平均停留时间将大致大于1S,而旋风分离器内温度基本不变化,还原剂在合适温度区间内停留时间将超过1S,超过最佳反应停留时间0.5秒,已经足够让其充分反应。
  除了需要反应时间外,还需要脱硝还原剂与烟气的充分混合。CFB锅炉的旋风分离器中,气流的流场比较复杂,有分离器入口的转向和加速、主气流沿着分离器内壁的旋转、转向等。随着固相的分离,气体也贴壁旋转,旋转过程中有回流区形成、为气相的扩散和混合创造了非常好的条件。
  气相在旋风分离器中的强烈混合,对喷氨脱硝反应非常有利。在CFB锅炉的旋风分离器内,还原剂与烟气将得到非常好的混合,有利于提高脱硝效率。
  根据SNCR法的NOx脱除效率影响因素,从利于提高脱硝效率方面考虑,还原剂喷射点选择在为旋风分离器入口。
    综合上述:采用SNCR脱硝技术,对该项目锅炉效率、排烟温度、锅炉受热面以及锅炉下游设备造成腐蚀的影响均较小,不影响机组运行的安全,不需要进行针对性设备改造;SNCR脱硝技术与SCR脱硝技术相比,具有工程实施较为简单易行,投资及运行成本低,占地面积少,建设工期短;该项目CFB锅炉机组满负荷燃用褐煤时,原始NOx排放浓度最高约为240mg/Nm3,SNCR脱硝效率可达60%,可控制NOx排放浓度低于100mg/Nm3,可满足重点地区所有火电机组执行特别污染排放限值要求(即NOx排放量全部达到50mg/Nm3)。根据满足布置要求,投资成本经济合理,脱硝效率满足国家和当地政府要求,工艺成熟,安全可靠。


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