煙氣脫硝工程
發(fā)布時(shí)間:2023/05/12
煙氣脫硝(SCR)工藝與設備
1煙氣脫硝概述
NOX污染控制可分為燃燒中和燃燒后控制兩種方式。燃燒中NOX控制技術(shù)即低NOX燃燒技術(shù),主要有低NOX燃燒器、空氣分級燃燒和燃料分級燃燒。燃燒后脫硝技術(shù)(煙氣脫硝技術(shù))主要包括SNCR、SCR和聯(lián)合脫硝技術(shù)。由于部分加熱爐結構的特殊性,進(jìn)行低氮技術(shù)改造的難度較大,在現有水平上難以獨立達到NOX排放標準;SNCR脫硝技術(shù)在950℃~1010℃高溫區間進(jìn)行反應,由于受爐膛內煙氣溫度、停留時(shí)間、煙氣流場(chǎng)等條件的影響,此方法很難達到環(huán)保排放標準,因此該工藝技術(shù)用于加熱爐NOX的脫除治理具有局限性。
選擇性催化還原(SCR)技術(shù)是目前應用廣、有效的脫硝方法。利用還原劑(如氨水或液氨)在一定的溫度(180℃~550℃)和催化劑作用下,選擇性地將煙氣中的NOX還原為無(wú)害的N2和H2O,脫硝效率可達70%~95%。催化劑的正常使用壽命為3萬(wàn)多小時(shí),脫硝效果穩定。
綜上所述,目前加熱爐煙氣脫硝效率高、成熟的技術(shù)是SCR技術(shù)。但因其催化劑和反應溫度的限制性,必須對工藝布局進(jìn)行深入研究并合理設計。
2煙氣SCR脫硝反應原理
選擇性脫硝還原(SelectiveCatalyticReducationSCR)煙氣脫硝技術(shù)在一定條件下以氨氣為還原劑,通過(guò)催化劑催化作用將NOX還原為N2和H2O。還原劑氨氣的來(lái)源有氨水、液氨和尿素等。催化劑分為低中溫催化劑180℃~280℃、中溫催化劑280℃~420℃、高溫催化劑420℃~550℃
選擇性催化還原(SCR)脫硝主要反應如下:
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O
6NO2+8NH3→7N2+12H2O
N02+NO+2NH3→2N2+3H2O
SCR系統包括催化劑反應器、還原劑制備系統、氨噴射系統及相關(guān)的測試控制系統。
3煙氣SCR脫硝工藝流程:
煙氣流程:煙氣先經(jīng)過(guò)散熱器散熱至反應溫度(散熱器根據煙氣溫度選配),再經(jīng)過(guò)整流器(混合器)與氨氣均勻接觸,煙氣與氨均勻混合后經(jīng)過(guò)催化劑加速反應,符合環(huán)保排放標準的煙氣從煙筒內排出。
液體流程:氨水(尿素)添加至氨水(尿素)儲罐后,再由輸氨泵輸送經(jīng)過(guò)電磁流量計、微小流量調節閥、轉子流量計等計量測控單元,到達噴槍噴入煙氣主管路中。
4煙氣SCR脫硝工藝特點(diǎn):
4.1反應器本體
?、臩CR反應器本體依煙氣流向可分為噴氨段、混合段、均流段、反應段。SCR脫硝效率與以下因素有關(guān):催化劑質(zhì)量;反應溫度;停留時(shí)間;氨氮比;氨氣與煙氣混合均勻程序;煙氣在SCR反應器內分布均勻程度。為達到較高的脫硝效率,設計每個(gè)功能段時(shí)必須考慮以上因素,每個(gè)環(huán)節均優(yōu)化設計。
?、茋姲备駯呕虬彼畬?zhuān)用噴槍?zhuān)簢姲倍蝺劝惭b有噴氨格柵,噴氨格柵上安裝有噴氨專(zhuān)用噴嘴,噴氨格柵不僅能將氨氣均勻噴入煙氣中,而且還有良好的初步混合效果。只有噴氨格柵噴出的氨氣均勻,后面的混合器的混合效果才能好。
?、前睔?空氣混合器:為使氨氣與煙氣混合均勻,在噴氨格柵后安裝有混合器,混合器采用多層縱向折流板形式,通過(guò)折流板的擾流,使煙氣與氨氣充分混合均勻?;旌掀饕罁﨏FD數值模擬計算結果進(jìn)行設計,保證氨氣混合效果。
?、日髌鳎夯旌虾冒睔獾臒煔庠诜磻鲀鹊姆植季鶆虺绦虿粌H影響脫硝效率,也影響到氨的逃逸濃度。煙氣流速高區域煙氣停留時(shí)間短,脫硝效率低、部分氨氣無(wú)法反應而逃逸,雖然煙氣流速低區域脫硝效率高,但在煙氣分布不均勻時(shí),則總體脫硝效率則低、氨易逃逸。為使進(jìn)入催化劑層的煙氣分布均勻,整流器采用導流板加均流格柵板形式,導流板和格柵板依據CFD數值模擬計算結果進(jìn)行設計,保證進(jìn)入催化劑層的煙氣流速均勻程度σ<0.2。
4.2脫硝催化劑
目前SCR催化劑基本都是以TiO2為載體,以V2O5為主要活性成份,以WO3、MoO3為抗氧化、抗毒化輔助成份。催化劑型式可分為三種:板式、蜂窩式和波紋板式。
板式催化劑以不銹鋼金屬板壓成的金屬網(wǎng)為基材,將TiO2、V2O5等的混合物黏附在不銹鋼網(wǎng)上,經(jīng)過(guò)壓制、鍛燒后,將催化劑板組裝成催化劑模塊。
蜂窩式催化劑一般為均質(zhì)催化劑。將TiO2、V2O5、WO3等混合物通過(guò)一種陶瓷擠出設備,制成截面為150mm×150mm,長(cháng)度不等的催化劑元件,然后組裝成為標準模塊。
波紋板式催化劑的制造工藝一般以用玻璃纖維加強的TiO2為基材,將WO3、V2O5等活性成份浸漬到催化劑的表面,以達到提高催化劑活性、降低SO2氧化率的目的。
具體特點(diǎn):適應煙氣流量各工況波動(dòng),針對性流速設計;高空速、高活性,催化劑使用溫度窗口寬泛;充分考慮煙氣中水分影響;高目數催化劑縮小設備占地。催化劑采用模塊化、標準化設計。催化劑各層模塊規格統一、具有互換性以減少更換催化劑的時(shí)間。催化劑模塊設計有效防止煙氣短路的密封系統,密封裝置的壽命不低于催化劑的壽命;