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脱白脱酸脱硝丨SCR、SNCR脱硝工艺和原理详解
来源:      作者:      时间:2023-07-07

  第一部分

  1、什么是SCR烟气脱硝技术

  SCR烟气脱硝技术即选择性催化还原技术(Selective Catalytic Reduction,简称 SCR),是向催化剂上游的烟气中喷入氨气或其它合适的还原剂,利用催化剂(铁、钒、铬、钴或钼等碱金属) 在温度为200-450℃时将烟气中的 NOx转化为氮气和水。由于NH3具有选择性,只与NOx发生反应,基本不与O2反应,故称为选择性催化还原脱硝。在通常的设计中,使用液态纯氨或氨水(氨的水溶液),无论以何种形式使用氨,首先使氨蒸发,然后氨和稀释空气或烟气混合,最后利用喷氨格栅将其喷入 SCR反应器上游的烟气中。

  2、选择性催化还原法 (SCR)主要反应

  4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O

  2NO2 + 4NH3 + O2 → 3N2 + 6H2O

  6NO2 + 8NH3 → 7N2 + 12H2O

  反应温度

  230~450 ℃

  一般应用温度:320~400 ℃

  转化效率在70~90%之间。

  3、各国氮氧化物的排放标准。

国家

固体燃料

排放限值(mg/m3)

中国(2012-01-01以后)

全部煤粉锅炉

100(超低排放机组50)

美国

(2005-02-28以后的执行标准)

新建机组

135

改建机组

135

改造机组

185

欧盟

(2002年11月27日后获得许可证的电厂)

 

 

 

*偏远地区除外,其值为300mg/m3

生物燃料

热功率50~100MW

400

热功率100~300MW

300

热功率大于300MW

200

普通燃料

热功率50~100MW

400

热功率大于100MW

200*

日本

(1987.4.1至今的执行标准)

烟气量(万Nm3/h)

﹥70

410

20-70

513

<4

718

  4 、锅炉脱硝系统装置的基本流程

  a) 高尘SCR系统--首选 ;b)低尘SCR系统

  5、SCR系统

  6、选择性催化还原(SCR)法工艺系统图

  7、催化剂

  8、优缺点

  a、SCR烟气脱硝法的优点

  SCR脱硝是国际上应用最多、技术最成熟的一种烟气脱硝技术。该法的优点是:由于使用了催化剂,故反应温度较低;净化率高,可高达85%以上;工艺设备紧凑,运行可靠;还原后的氮气放空,无二次污染。

  b、SCR烟气脱硝法的缺点

  缺点:烟气成分复杂,某些污染物可使催化剂中毒;高分散度的粉尘微粒可覆盖催化剂的表面,使其活性下降;系统中存在一些未反应的NH3和烟气中的SO2作用,生成易腐蚀和堵塞设备的硫酸氨(NH4)2SO4和硫酸氢氨NH4HSO4,同时还会降低氨的利用率;投资与运行费用较高。

  第二部分

  SNCR脱硝技术

  SNCR脱硝技术即选择性非催化还原(Selective Non-Catalytic Reduction,以下简写为SNCR)技术,是一种不用催化剂,在850-1100℃的温度范围内,将含氨基的还原剂(如氨水,尿素溶液等)喷入炉内,将烟气中的NOx还原脱除,生成氮气和水的清洁脱硝技术。

  在合适的温度区域,且氨水作为还原剂时,其反应方程式为:

  4NH3 + 4NO + O2→4N2 + 6H2O (1)

  然而,当温度过高时,也会发生如下副反应:

  4NH3 + 5O2→4NO + 6H2O(2)

  SNCR烟气脱硝技术的脱硝效率一般为30%-80%,受锅炉结构尺寸影响很大。采用SNCR技术,目前的趋势是用尿素代替氨作为还原剂。

  SNCR脱硝原理

  SNCR 技术脱硝原理为:

  在850-1100℃范围内,NH3或尿素还原NOx的主要反应为:

  NH3为还原剂:

  4NH3 + 4NO +O2 → 4N2 + 6H2O

  尿素为还原剂:

  NO+CO(NH2)2 +1/2O2 → 2N2 + CO2 + H2O

  SNCR脱硝系统组成

  SNCR(喷氨)系统主要由卸氨系统、罐区、加压泵及其控制系统、混合系统、分配与调节系统、喷雾系统等组成。

  SNCR系统烟气脱硝过程是由下面四个基本过程完成:

  接收和储存还原剂;在锅炉合适位置注入稀释后的还原剂;

  还原剂的计量输出、与水混合稀释;还原剂与烟气混合进行脱硝反应。

  SNCR脱硝工艺流程

  如图(二)所示,水泥窑炉SNCR烟气脱硝工艺系统主要包括还原剂储存系统、循环输送模块、稀释计量模块、分配模块、背压模块、还原剂喷射系统和相关的仪表控制系统等。

  SNCR脱硝工艺流程图

  SNCR脱硝设备


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