工业烟气脱硝主营项目
SCR脱硝、SNCR脱硝、氧化法、低温液相螯合还原法脱硝
1、SCR脱硝:
SCR脱硝技术即为选择性催化还原技术,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N2和H20,而不和烟气中的氧进行氧化反应。
SCR烟气脱硝技术,它是一种炉后脱硝方法,较早由日本于 20 世纪 60~70 年代后期完成商业运行,是利用还原剂(NH3, 尿素)在金属催化剂作用下,选择性地与NOx 反应生成 N2 和H2O, 而不是被 O2 氧化故称为“选择性”。世界上流行的 SCR工艺主要分为氨法SCR和尿素法 SCR 两种。此 两种方法都是利用氨对NOx的还原功能 ,在催化剂的作用下将 NOx (主要是NO)还原为 N2和水 ,还原剂为 NH3。
在SCR中使用的催化剂大多以TiO2为载体,以V2O5或V2 O5-WO3或V2O5-MoO3为活性成分,制成蜂窝式、板式或波纹式三种类型。应用于烟气脱硝中的SCR催化剂可分为高温催化剂(345℃~590℃)、中温催化剂(260℃~380℃)和低温催化剂(80℃~300℃), 不同的催化剂适宜的反应温度不同。如果反应温度偏低,催化剂的活性会降低,导致脱硝效率下降,且如果催化剂持续在低温下运行会使催化剂发生长久性损坏;如果反应温度过高,NH3容易被氧化,NOx生成量增加,还会引起催化剂材料的相变,使催化剂的活性退化。国内外SCR系统大多采用高温,反应温度区间为315℃~400℃。
优点:该脱硝法效率高,价格相对低廉,应用在国内外工程中,成为电站烟气脱硝的主流技术。
缺点:燃料中含有硫分, 燃烧过程中可生成一定量的SO3。添加催化剂后, 在有氧条件下, SO3 的生成量大幅增加, 并与过量的 NH3 生成 NH4HSO4。NH4HSO4具有腐蚀性和粘性, 可导致尾部烟道设备损坏。 虽然SO3 的生成量有限, 但其造成的影响不可低估。另外,催化剂中毒现象也不容忽视。
主要化学反应方程式为:
NH2CONH2+H2O→2NH3+CO2
在整个工艺的设计中,通常是先使氨蒸发,然后和稀释空气或烟气混合,通过分配格栅喷入SCR反应器上游的烟气中。典型的SCR反应原理示意图如下:
在SCR反应器内,NO通过以下反应被还原:
4NO+4NH3+O2→3N2+6H2O
6NO+4NH3→5N2+6H2O
当烟气中有氧气时,反应第.一式优先进行,因此,氨消耗量与NO还原量有一对一的关系。
在锅炉的烟气中,NO2一般约占总的NOX浓度的5%,NO2参与的反应如下:
2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O
6NO2+8NH3→7N2+12H2O
上面两个反应表明还原NO2比还原NO需要更多的氨。
在绝大多数锅炉烟气中,NO2仅占NOX总量的一小部分,因此NO2的影响并不明显。
SCR系统NOX脱除效率通常很高,喷入到烟气中的氨几乎完全和NOX反应,一般来说,对于新的催化剂,氨逃逸量很低。但是,随着催化剂失活或者表面被飞灰覆盖或堵塞,氨逃逸量就会增加,为了维持需要的NOX脱除率,就必须增加反应器中NH3/NOX摩尔比。当不能保证预先设定的脱硝效率和(或)氨逃逸量的性能标准时,就必须在反应器内添加或更换新的催化剂以恢复催化剂的活性和反应器性能。从新催化剂开始使用到被更换这段时间称为催化剂寿命,催化剂过烟口较小,对烟气含尘量要求较高,粉尘量大,前期无粉尘处理设备,此设备无法达到较大效率,且容易造成堵塞。
此脱硝系统适用于中段脱硝,脱硝工艺对烟气有一定限制:烟气温度≥320℃(因此部分烟气温度无法满足要求,需外加升温系统)、烟气颗粒物含量(颗粒物含量高,对催化剂容易产生堵塞,一旦堵塞严重更换费用偏高),粉尘类型(带有粘性的粉尘此系统不适用)。
但是此系统适用于因生产工艺限制(熔块窑炉一类),无法进行炉内SNCR选择性非催化脱硝工艺(后有详解),但要求脱硝治理达标,这种系统就起到了决定性作用,是一种较实用的脱硝技术。
3、PNCR干法脱硝工艺(选择性非催化还原)
◆工艺简介
公司引进了国外先进的PowderDeNox.技术,开发了适合我国国情的粉体高活性脱硝设备,采用高活性、效能高的高分子有机物还原剂,在PNCR脱硝工艺温度窗口下喷入,与烟气混合反应,使氮氧化物的浓度控制在50~100mg/m3。这种脱硝工艺也被称之为PNCR干法(干式)脱硝,具有投资少,效率高,无二次污染的典型特征。
高分子脱硝工艺(PNCR脱硝工艺)是我公司历经多年研发,使用计算流体力学(CFD)和化学动力学模型(CKM)进行工程设计,将先进的虚拟现实设计技术与特定燃烧装置的尺寸、燃料类型和特性、分解炉负荷范围、燃烧方式、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进行工程设计。使用高分子粉末脱硝的观念是选择合适的进料位置,使脱硝剂与烟气充分混合,将其喷入烟气中与NOX反应而达到脱硝目的。适用于水泥厂、电厂,以及大部分窑炉,使其NOX排放满足要求。
◆高分子PNCR脱硝工艺化学反应原理
固态高分子PNCR脱硝工艺也是一种炉内脱硝工艺,其基本原理类似于传统的SNCR方式。高分子脱硝剂是一种高分子活性物质,通过气粒混合,然后输送到锅炉炉膛中,在700℃以上被激活、气化,瞬间与NOx发生化学反应,这样,从源头遏制了NOx的形成,达到脱硝的目的,其反应方程式为:
CnHmNs(高分子脱硝剂) + NOx =CO2 + N2 + H2O
使用高分子粉末脱硝的观念是选择合适的进料位置,使脱硝剂与烟气充分混合,将其喷入烟气中与NOX反应而达到脱硝目的。
◆ 固态高分子还原剂说明
固态高分子还原剂是一种以高 效还原活性的功能高分子材料为主要组成成份的固态粉末混合物。其中含有的主要成份有:功能高分子还原材料(CnHmNs)、乳化剂、分散剂、缓释剂、活化剂和渗透剂,以及由氧、镁、铝、硅、硫、钙、钡、锰和稀土元素等化合物组成的催化剂及其助剂。借助稀土元素增加催化剂的活性,催化剂借助介孔结构的复合载体强化加氢还原活性完成加氢脱硝过程,降低煤炭燃烧后的废气中的有害气体NOx的排放量。
◆高分子PNCR脱硝工艺流程
固态高分子的脱硝工艺是一种炉内脱硝工艺,它采用粉料气相自动输送系统,在炉体烟气出口处选择几处合适位置打孔,将高分子脱硝剂喷入,在合适反应温度区将NOx还原成N2和H2O
◆脱硝系统主要有:储存系统、输送系统、喷射区计量系统、喷射装置和自动控制系统组成。
◆ 高分子PNCR脱硝工艺的技术特点
1. 脱硝效率高;众所周知,氨系SNCR的脱硝效率一般在40~60%之间,而高分子PNCR脱硝效率可达85%以上。
2. 工艺简单,使用方便,空间布置灵活;标准化的气流混合及输送一体化装置,不受现有脱硝现场的场地及空间限制,特别适合对SCR脱硝场地有严格要求的场合。
3. 项目一次性投资少。气粒混合及输送装置一体化、系列化和标准化,无需现场施工安装,一次性投资比SNCR和SCR工艺大大减少。
4. 脱硝能耗少,使用成本低。工艺装置的动力要求很少,一般整套工艺装置20~30kW的动力配置即可。高分子脱硝剂的用量比和氨系SNCR还原剂的用量相同或者还要低。
5. 没有有害副产物,不形成二次污染;高分子脱硝剂的反应生成
物为N2、CO2和H2O,无其它有机物产生,不生成有害副产物,不会形成铵盐,也无氨逃逸现象。
6. 脱硝系统安全性好。和传统的SNCR脱硝工艺相比,高分子PNCR脱硝工艺不利用氨水或者液氨来还原NOx,因此工艺设计上也无需考虑氨水运输及存储所带来的安全问题。因此PNCR在脱硝工艺上的安全性大大提高。
PNCR干法脱硝典型工艺流程图
PNCR脱硝工艺与SNCR脱硝工艺对比
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SNCR法 |
PNCR法 |
备注 |
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设备安装难易程度 |
困难 |
容易 |
SNCR法设备多,安装复杂; |
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工艺情况 |
复杂 |
简单 |
SNCR法系统多、工艺复杂; |
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安装周期 |
较长 |
短 |
SNCR法安装周期常规30天; |
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安全性 |
低 |
高 |
SNCR法还原剂氨水为危险化学品,运输、储存危险性高; |
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运行维护 |
复杂 |
简单 |
SNCR法设备多运行维护复杂; |
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脱硝剂耗量 |
20%氨水/h40Kg |
每小时13Kg |
脱硝剂成本基本持平 |
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电耗 |
95KW/h |
18KW/h |
SNCR法比PCR法年耗电多55万度 |
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水耗 |
0.2吨/小时 |
无 |
SNCR法比PNCR年耗水多1500吨 |
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人工 |
2人/班 |
1人/班 |
PNCR如锅炉DCS系统有冗余,控制系统接入DCS系统可实现无人值守 |
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对锅炉影响 |
较大 |
较小 |
PNCR法避免以下缺点: |
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脱硝率 |
30%-50% |
80%-90% |
SNCR法脱硝率一般30%-50%,并随运行时间加长降低;达不到100 mg/Nm3以下排放标准 PNCR法脱硝率一般80%-90%,不随运行时间加长降低;排放浓度随机调整,轻松降至50 mg/Nm3以下 |
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氨逃逸 |
10PPM |
无 |
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占地面积 |
较大 |
很小 |
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4、低温液相螯合脱硝:
本工艺是一项专利技术,并在工业烟气脱硝领域采用,是当今脱硝效率高、较为先进的低温脱硝技术,利用专用的脱硝药剂与核心技术设备相结合,通过脱硝设备的输送控制系统,先经A、B药剂的混合反应后,再进入气化喷枪,喷入低温特定温度区域的脱硝反应器,使脱硝药剂在脱硝反应器中与废气中的NOx产生化学反应,再经脱硝吸收塔的净化吸收,通过还原剂使其还原,达到脱硝、脱汞目的,不再产生二次污染。