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泊頭市清源環保設備有限公司
SCR鍋爐脫硝設備,鍋爐脫硝除塵器工藝主要分為氨法SCR和尿素法SCR兩種。此兩種法都是利用氨對NOX的還原功能,在催化劑的作用下將NOX(主要是NO)還原為對大氣沒有多少影響的N2和水。
1. SCR鍋爐脫硝設備,鍋爐脫硝除塵器簡介
NOX的控制方法從燃料的生命周期的三個階段入手,限燃燒前、燃燒中和燃燒后。當前,燃燒前脫硝的研究很少,幾乎所有的脫硝都集中在燃燒中和燃燒后的NOX的控制。所以在_上把燃燒中NOX的所有控制措施統稱為一次措施,把燃燒后的NOX控制措施統稱為二次措施,又稱為煙氣脫硝技術。
目前普遍采用的燃燒中NOX控制技術即為低NOX燃燒技術,主要有低NOX燃燒器、空氣分級燃燒和燃料分級燃燒。
應用在燃煤電站鍋爐上的成熟煙氣脫硝技術主要有選擇性催化還原技術(Selective Catalytic Reduction,簡稱SCR)、選擇性非催化還原技術(Selective Non-Catalytic Reduction,簡稱SNCR)以及SNCR/SCR混合煙氣脫硝技術。
2 .SCR鍋爐脫硝設備,鍋爐脫硝除塵器技術
近幾年來選擇性催化還原煙氣脫硝技術(SCR)發展較快,在歐洲和日本得到了廣泛的應用,目前催化還原煙氣脫硝技術是應用_多的技術。
1)SCR脫硝反應
目前世界上流行的SCR工藝主要分為氨法SCR和尿素法SCR兩種。此兩種法都是利用氨對NOX的還原功能,在催化劑的作用下將NOX(主要是NO)還原為對大氣沒有多少影響的N2和水。還原劑為NH3,其不同點則是在尿素法SCR中,先利用一種設備將尿素轉化為氨之后輸送至SCR觸媒反應器,它轉換的方法為將尿素注入一分解室中,此分解室提供尿素分解所需之混合時間,駐留時間及溫度,由此室分解出來之氨基產物即成為SCR的還原劑通過觸媒實施化學反應后生成氨及水。尿素分解室中分解成氨的方法有熱解法和水解法,主要化學反應方程式為:
NH2CONH2+H2O→2NH3+CO2
在整個工藝的設計中,通常是先使氨蒸發,然后和稀釋空氣或煙氣混合,之后通過分配格柵噴入SCR反應器上游的煙氣中。
在SCR反應器內,NO通過以下反應被還原:
4NO+4NH3+O2→3N2+6H2O
6NO+4NH3→5N2+6H2O
當煙氣中有氧氣時,反應_式優_行,因此,氨消耗量與NO還原量有一對一的關系。
在鍋爐的煙氣中,NO2一般約占總的NOX濃度的5%,NO2參與的反應如下:
2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O
6NO2+8NH3→7N2+12H2O
上面兩個反應表明還原NO2比還原NO需要更多的氨。
在絕大多數鍋爐煙氣中,NO2僅占NOX總量的一小部分,因此NO2的影響并不顯著。
SCR系統NOX脫除效率通常很高,噴入到煙氣中的氨幾乎_和NOX反應。有一小部分氨不反應而是作為氨逃逸離開了反應器。一般來說,對于新的催化劑,氨逃逸量很低。但是,隨著催化劑失活或者表面被飛灰覆蓋或堵塞,氨逃逸量_會增加,為了維持需要的NOX脫除率,__增加反應器中NH3/NOX摩爾比。當不能_預先設定的脫硝效率和(或)氨逃逸量的性能標準時,__在反應器內添加或更換新的催化劑以恢復催化劑的活性和反應器性能。從新催化劑開始使用到被更換這段時間稱為催化劑壽命。
2)SCR系統組成及反應器布置
在選擇催化還原工藝中,NOx與NH3在催化劑的作用下產生還原。催化劑安放在一個固定的反應器內,煙氣穿過反應器平行流經催化劑表面。催化劑單元通常垂直布置,煙氣自上向下流動。
SCR系統一般由氨的儲存系統、氨與空氣混合系統、氨氣噴入系統、反應器系統、省煤器旁路、SCR旁路、檢測控制系統等組成。
3.1 氨的儲存系統
(1)系統組成
液氨儲存系統包括液氨卸料壓縮機、液氨儲罐等。
(2)工藝描述
還原劑(氨)用罐車運輸并在儲罐儲存。在高壓下,氨被液化以減小運輸和儲存的體積。市場購買的還原劑(液態氨純度99.6%),供應商用罐裝車運輸(以液體形態儲存在壓力容器內),送往氨貯存場地,通過氨卸載壓縮機抽取儲罐中氣氨,送入儲罐后,將槽車中的液氨,擠入液氨儲槽中貯存。使用時,儲存罐中的氨借助自壓輸送到蒸發器中。
· 卸載壓縮機
卸料壓縮機為往復式壓縮機,系統設置二臺卸載壓縮機,一臺運行,一臺備用。
· 液氨儲槽
本工程設置2臺液氨儲罐,供兩爐使用。液氨儲罐的***大充裝量為25m³。儲氨罐組可供應兩臺爐設計條件下,每天運行24小時,連續運行7天的消耗量。液氨儲罐上安裝有_流閥、逆止閥、緊急關斷閥和安全閥做為儲罐安全運行保護所用。儲罐還裝有溫度計、壓力表液位計和相應的變送器將信號送到主體機組DCS控制系統,當儲罐內溫度或壓力高時報警。儲罐四周安裝有工業水噴淋管線及噴嘴,當儲罐內液氨溫度過高時自動淋水裝置啟動,對儲罐進行噴淋降溫。
3.2氨注入系統
(1)系統組成
氨注入系統包括氨蒸發器、氨氣緩沖罐、氨氣稀釋槽、廢水泵、廢水池等。
(2)工藝描述
儲罐里的液態氨靠自壓輸送到蒸發器,在蒸發器內(通過蒸汽加熱)將氨蒸發,每個蒸發槽上裝有壓力控制閥將氨氣壓力控制在≤2kg/cm2。當出口壓力_過2kg/cm2時,切斷節流閥,停止液氨供應。從蒸發槽蒸發的氨氣流進入氨氣緩沖罐,通過氨氣輸送管道送至每一臺爐的SCR反應裝置旁。再用空氣稀釋高濃度無水氨,這樣氨/空氣混合物安全且不易燃。通過裝在SCR入口煙道內的氨注入格柵,將氨/空氣混合物注入到SCR系統內。
(3)主要設備選型
· 液氨蒸發槽
液氨蒸發所需要的熱量由低壓蒸汽提供,共設有二個液氨蒸發槽(一用一備)。蒸發槽裝有安全閥,可防止設備壓力異常過高。液氨蒸發槽面積按照在BMCR工況下單臺機組100%容量設計。
· 氨氣緩沖槽
氨氣緩沖槽的作用即在穩定氨氣的供應,避免受蒸發槽操作不穩定所影響。緩沖槽上也有安全閥可保護設備。
· 氨氣稀釋槽
氨氣稀釋槽為立式水槽,水槽的液位由滿溢流管線維持,稀釋槽設計連結由槽頂淋水和糟側進水。液氨系統各排放處所排出的氨氣由管線匯集后從稀釋槽低部進入。通過分散管將氨氣分散入稀釋槽水中,利用大量水來吸收安全閥排放的氨。
· 稀釋風機
噴入鍋爐煙道的氨氣為空氣稀釋后的含5%左右氨氣的混合氣體。所選擇的風機滿足脫除煙氣中NOx***大值的要求,并留有_的余量。稀釋風機兩臺按一臺100%容量(一用一備)設置,共有四臺離心式稀釋風機。
·氨/空氣混合器
為了實現氨和稀釋空氣的充分、均勻的混合,
· 氨氣泄漏檢測器
液氨儲存及注入系統周邊設有3只氨氣檢測器,以檢測氨氣的泄漏,并顯示大氣中氨的濃度。當檢測器測得大氣中氨濃度過高時,在機組控制室會發出警報,操作人員采取必要的措施,以防止氨氣泄漏的異常情況發生。電廠液氨儲存及供應注入系統遠離機組,并采取措施與周圍環境隔離。
· 排污系統
液氨儲存和注入系統的氨排放管路為一個封閉系統,將經由氨氣稀釋槽吸收成氨廢水后排放至廢水池再經由廢水泵送至主廠廢水處理站。
· 氮氣吹掃
液氨儲存及注入系統保持系統的嚴密性防止氨氣的泄漏和氨氣與空氣的混合造成爆炸是_關鍵的安全問題。基于此方面的考慮,本系統的卸料壓縮機、液氨儲罐、氨蒸發器、氨氣緩沖罐等都備有氮氣吹掃管線。在液氨卸料之前通過氮氣吹掃管線對以上設備分別要進行嚴格的系統嚴密性檢查和氮氣吹掃,防止氨氣泄漏和與系統中殘余的空氣混合造成危險。
3.3 SCR反應器及附屬系統
(1)系統組成
SCR反應器和附屬系統由擋板門、氨注入格柵、SCR反應器、催化劑、吹灰系統和煙道等組成。
(2)工藝描述
由氨/空氣混合器來的稀釋氨氣通過氨注入格柵的多個噴嘴,將氨噴入煙氣中。注入格柵后的煙氣混合裝置促進煙氣和氨的混合,_煙氣中氨濃度的均勻分布。
來自鍋爐省煤器出口的煙氣通過SCR反應器,SCR反應器包含催化劑層,在催化劑作用下,NH3與NOX反應從而脫除NOX,催化劑促進氨和NOX的反應。在SCR反應器_上面有整流柵格,使流動煙氣分布均勻。催化劑裝在模塊組件中,便于搬運、安裝和更換。煙氣經過煙氣脫硝過程后經空氣預熱器熱回收后進入靜電除塵器和FGD系統后排入大氣。
SCR反應器催化劑層間安裝吹灰器用來吹除沉積在催化劑上的灰塵和SCR反應副產物,以減少反應器壓力降。
SCR工藝主要性能指標有:脫硝效率、氨量、反應器的壓力降等。
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