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NOx NOx的产生: 1、燃烧过程中空气中N2及燃料中氮(如煤中的有机物)与 氧反应生成。N2O、NO、NO2、NxOx 2、分为快速型、热力型和燃料型。 3、最主要为空气中氮在富氧区燃烧形成的热力型氮氧化 物。 NOx的危害: 1、被氧化以及与水结合HNO3,HNO2成酸雨。 2、在大气中与碳氢化合物(CH)被太阳光照射后反应形成 光化学烟雾(有毒)。 3、科学研究发现性质稳定的NO上升至大气平流层后作为破 坏臭氧层反应的催化剂,可直接、间接加速臭氧分解消 失。 1 脱硝技术 2 低NOx燃烧技术 SNCR (选择性非催化还原) SCR (选择性催化还原) 湿法脱硝技术 超低排放的技术路线 3 循环流化床锅炉: 低NOx燃烧技术 + SNCR 煤粉炉: 低NOx燃烧技术 + SCR 低NOx燃烧技术 + SNCR + SCR 脱硝还原剂(1) 种类 比较项 纯氨 氨水(NH3H2O ) 尿素 适用方法SCRSNCRSNCR/SCR 安全性有毒有害无毒 储存方式液态液态固态 还原剂费用低 中等(直接购买) /低(液氨现场配) 较高 运输费低 高(直接购买) /低(液氨现场配) 低 存储条件压力容器常压容器固态堆存 4 脱硝还原剂(2) 尿素: 优点:安全,固态方便运输,喷射穿透性强。 缺点:1、含氨率较低,热解后有CO2排放。效率偏低 (3040%),难以保证脱硝率始终达标300mg/Nm3 。 2、需考虑溶液储存和输送过程的结晶(40%以 上)问题,设备及管道需设置保温及伴热装置,特 别在北方地区需做好防结晶、防结冻工作。 氨水: 优点:脱硝效率较高(能保证55%以上),若搭配快 速氨水制备系统,纯氨运输较氨水安全、节省。含 氨率高,无CO2产生。 缺点:有害,液氨/氨水属危爆品,运输卸载需做安全 措施,穿透力偏弱。投资大,需有氨罐投资。 5 6 NO吸附反应 4NO4NH3O24N2+6H2O 6NO+4NH3 6H2O+5N2 NONO 2 2 吸附反应吸附反应 2NO24NH3 O2 3N2+6H2O 6NO2+8NH3 7N2+12H2O 按适宜的氨氮比加入NH3,发生选择性还原反应,将 NOx还原成N2和H2O。 低NOx燃烧技术 空气分级燃烧技术 燃料分级燃烧技术 煤粉浓淡燃烧技术 烟气再循环技术 低NOx燃烧器(低NOx燃烧脱硝效率40- 50 %) 7 空气分级燃烧技术 燃料的燃烧过程分段进行,燃烧用风分为 一、二次风,减少煤粉燃烧区域的空气量, 提高燃烧区域的煤粉浓度。 推迟一、二次风混合时间,煤粉进入 炉膛时形成富燃料区,并在富燃料区进行缺 氧燃烧,以降低燃料型NOx的生成。缺氧燃 烧产生的烟气再与补入的二次风混合,使燃 料完全燃烧。 “燃尽风”喷口的位置决定了煤粉气流 在主燃烧区内的停留时间,它和过量空气系 数一起,共同决定了主燃烧区内NOx降低的 程度,也直接关系到其在燃尽区的燃尽效果 和炉膛出口烟气温度水平。 沿炉膛高度空气分级燃烧 燃料分级燃烧技术 9 根据NOx的分解机理,已生成的NOx在遇到烃根 CHi和未完全燃烧产物CO、H2、C和CnHm时,会 发生NO的还原反应从而降低NOx排放水平。 第一级燃烧区:将85%左右的燃料送入进行富氧燃 烧,生成大量的NOx; 第二级燃烧区:送入15%的燃料,进行缺氧燃烧, 将第一区生成的NOx进行还原,从而降低NOx的 排放。 燃料分级燃烧时所使用的再燃燃料可以与主燃料 相同,但由于煤粉气流在再燃区内的停留时间相 对较短,再燃料宜于选用容易着火和燃烧的烃类 气体或液体燃料,如天然气。 SNCR 10 1、温度点的选取。原理上对炉内温度 分布了解越详细 越有利于喷射点的选 择。 2、NSR的选取。根据国内外大量SNCR 的投运经验 ,不同炉型、或同种炉型不 同规模的NSR(氨氮比)选取不尽相同 ,NSR实际值 在14之间都有较好的 应用实例。为了准确制定锅炉NSR的值 ,应该 在投产后根据实际 工况再进行调 节和优化。 3、锅炉的结构形式。锅炉的水冷壁是 锅炉重要的内部功能结构件,脱硝喷枪 的安装务必要在不破坏水冷壁管的前提 下进行,所以要严格控制插入的喷枪 外 径不超过水冷壁的管间距。此外,对喷 枪的安装角度和喷枪喷 嘴的具体形式做 一些有益的优化都有利于提高实际 脱硝 效果。 11 SNCR选择性非催化脱硝 法(脱硝剂:氨水、尿素等氨 基还原剂; 脱硝效率:50- 60%),在锅炉炉膛燃烧区域 上部和炉膛出口8501100烟 气温度区域向烟气中喷射过量 的氨气从而实现SNCR反应。 SCR选择性催化剂法(反应温度:采用高温催化剂,反应 温度为315400; 采用低温催化剂技术,研发中。脱硝 效率8090) 12 NOXNH3 N2H2O 在锅锅炉高温省煤器后增加 SCR反应应区,在SCR反应应区入 口增加喷喷氨格栅栅,向烟气中喷喷 入氨、空混合气,通过过催化剂剂 层时进层时进 行选择选择 性催化还还原反 应应,达到脱硝目的。 催化剂中毒 当催化剂运行一段时间后,其活性会出现衰减,引起活性 衰减的原因主要表现为物理中毒和化学中毒。 物理中毒指催化剂孔的堵塞和机械磨损; 化学中毒指还原反应过程中产生的副反应导致催化剂 失去活性,此外,烟气中的重金属、砷、碱金属也会 导致催化剂中毒失活。 防止催化剂中毒的有效措施: 1、针对烟气特点(烟气含灰量等)选择节适合距的催化剂 和吹灰方式; 2、根据煤质资料中微量元素含量进行催化剂配方设计, 运行时应当尽可能避免在低于最低连续运行温度下长时间 的喷氨运行,以防止硫酸氢氨等副产物的大量形成。 13 扬子SCR脱硝工艺图 14 脱硝装置对下游设备的影响 SO3在脱氮工艺和锅炉燃烧中都是不可避免 要产生的,氨,三氧化硫,水在低温情况 下就会形成氨盐,这也是不可避免的,根 据浓度的不同,可能会形成硫酸氨,也可 能会形成硫酸氢氨,其中硫酸氢氨是一种 粘性物质,会对下游设备造成影响。 15 SCR脱硝的主要不利生成物硫酸氢铵(ABS) 1. 硫酸氢铵具有一定的腐蚀性,它在烟气温度210左右时,开 始从气态凝结为液态,对空气预热器中温段和冷段形成腐蚀。 2. 硫酸氢铵具有很强的粘结性,通常迅速粘在传热元件表面进而 吸附大量灰分,从而造成空气预热器堵灰。 3. 烟气中约有1%或更多的SO2被SCR催化剂转化为SO3,加剧空气 预热器冷端腐蚀和堵塞的可能。 用SCR设备的空气预热器在防止堵塞和冷段清洗方面需 作特殊设计,主要包括: (1)换热元件采用高吹灰通透性的波型替代原有空气 预热器波型; (2)换热元件金属温度场和层高要进行优化设计; (3)保证吹灰和清洗效果。 16 脱硝对空气预热器 的影响 空气预热器需要改造或更新,防止烟气脱硝后铵盐 造成空气预热器冷端腐蚀及堵塞。 空气预热器的换热元件分为高温段、中温段和低温 段三段。高温段和中温段采用碳钢,低温段建议采 用搪瓷换热元件,为防止发生硫酸氢铵堵塞,低温 段采用大波纹的板型,以增大烟气流通截面,防止 空气预热器的低温腐蚀和铵盐堵塞。 预热器在使用过程中使用高压水对其进行清洗,将 防止预热器硫酸氢铵的粘结和堵塞现象,避免低温 腐蚀的发生。 在预热器上部和下部均设置伸缩式蒸汽吹灰器,从 而预防堵塞及腐蚀的发生。 17 静电除尘器 静电除尘器的效率受灰尘的比电阻影响很 大,烟气经过脱硝系统后,烟气中SO3浓度 提高1倍左右,对于低硫煤,SO3对灰尘的 比电阻没有付面影响,对于高硫煤具有一 定的影响。 由于此段烟气高于酸露点温度,所以不需 要考虑腐蚀性的影响。 18 脱硝运行中存在的问题 对煤质的适应性差(灰分大、硫分高、SO2/SO3的转化率); 低温环境下氨气管线易冻结,氨管及其附属阀门、流量计被杂质堵塞 ; 低省、低预处因硫酸氢氨导致省煤器、低温空预器出现堵塞; 稀释风量的影响; 吹灰器对催化剂的影响:存在“酥或中空”现象;声波吹灰器不好用 ;压缩空气品质(压力、含水问题);蒸汽吹灰:蒸汽压降不允许过 大;吹灰压力过高会造成催化剂的吹损:调压阀减压降至5-6公斤;催 化剂吹灰频率; CEMS表、氨逃逸表及氨泄漏检测仪等表计的维护(单点测量,数据 可能存在不准确性)氨泄漏检测仪测头为易损件,寿命只有2-3年。 锅炉出口脱硝CEMS表计NOx的量程与脱硫塔出口CEMS表计的量程保 持一致。保证CEMS分析小屋空调、环境温度适用与CEMS表计。 催化剂不防毒、放水。当催化剂前受热面泄漏时(水冷壁、过热器、 高省),应尽快停炉,注意催化剂积灰受潮、活性送检及再次启动过 程中的均匀升温。 19
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