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3种烟气脱硝工艺技术经济比较分析

2018-07-03 10:13:27来源:中国电力浏览:评论:0

  目前烟气脱硝工艺主要有选择性催化还原法(SCR)、选择性非催化还原法(SNCR)和 SNCR-SCR 混合法 ,简要介绍这 3 种工艺的反应原理 、工艺特点, 并对其进行了技术经济对比分析。结果表明:(1)对 NOx 脱除效率要求较高时, 采用 SCR 工艺最经济 ;(2) 新建机组采用 SCR工艺脱硝比较合适;(3)机组改造可以采用 SNCR 或 SNCR-SCR 方案 ;(4)SNC R-SCR 混合工艺兼有 SNCR 和 SC R 技术的优点, 对 NOx 脱除效率要求不很高时 ,宜采用 SNCR-SCR工艺。

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  1、减少NOx生产的技术

  减少NOx生成的技术主要在锅炉燃烧中采用低NOx燃烧器(LNB)、空气分级燃尽风(OFA)、再燃技术及烟气再循环等,但是这些技术单独使用时通常无法满足较严格的NOx排放标准,需要与NOx生成后的脱除技术共同使用。

  2、NOx生成后的脱除技术

  NOx生成后的脱除技术主要是通过添加化学还原剂与NOx发生化学反应,使之转化为氮气(N2)及水(H2O),如SCR法、SNCR法以及SNCR-SCR混合法。

  2.1SCR法

  SCR技术对NOx的脱除率可达到80%~90%,是脱硝效率最高、最为成熟的脱硝技术,其有效反应温度范围较低,约在320~400℃之间,反应式为:

  4NH3+4NO+O2催化剂4N2+6H2O

  4NH3+2NO2+O2催化剂6N2+6H2O

  SCR工艺的核心装置是脱硝反应器。在燃煤锅炉中,由于烟气中的含尘量很高,因而一般采用垂直气流布置方式。在SCR系统设计中,最重要的运行参数是烟气温度、烟气流速、氧气浓度、SO3浓度、水蒸气浓度、催化剂活性和氨逃逸等。

  2.2SNCR法

  SNCR技术原理是在无催化剂存在的条件下向炉内喷射化学还原剂使之与烟气中的NOx反应,将其还原成N2及H2O。使用最广泛的还原剂为氨或者尿素。还原剂在锅炉折焰角上方水平烟道处喷入,该处温度为900~1250℃,当NH3/NOx摩尔比为2~2.3时,脱硝效率为30%~50%。当反应温度在950℃左右时,其反应式为:

  当温度过高时,会发生副反应,又会重新生成NO,反应式如下:

  温度过低时反应速度减慢,所以温度的控制至关重要。该工艺不需要催化剂,但脱硝效率低,同时高温喷射对锅炉受热面的安全有一定影响。

  2.3SNCR-SCR混合法

  SNCR-SCR混合法结合了SCR技术高效和SNCR技术低成本的特点,其通过布置在锅炉炉墙上的喷射系统先将还原剂喷入炉膛,还原剂在高温下与烟气中NOx发生非催化还原反应,实现初步脱硝。然后未反应完的还原剂进入反应器进一步脱硝。SNCR-SCR混合法可利用前部逃逸的还原剂作为后部SCR的还原剂,从而可使脱硝效率逐步升高最终可达80%以上。

  3、SCR、SNCR以及SNCR-SCR脱硝法的技术经济指标分析

  SCR法、SNCR法以及SNCR-SCR混合法脱硝工艺特性比较见表1。由表1可以看出,SCR技术成熟、运行可靠、便于维护,对NOx脱除效率要求较高时经济性较好;SNCR占地面积较小,无需增加催化剂反应器,成本较低;SNCR-SCR混合法结合了SCR和SNCR两种工艺的有利特点,能够节省催化剂的使用量,降低一定的装置成本和占地空间。对1台550MW机组70%脱硝效率的3种脱硝工艺成本进行分析比较,结果见表2~表4。

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  4、结论

  (1)当对NOx脱除效率要求较高时,采用SCR工艺最经济,其可提供一次到位的脱硝方式。

  (2)新建机组采用SCR工艺脱硝比较合适。(3)老机组脱硝工艺改造可以采用SNCR或SNCR-SCR方案。

  (4)SNCR-SCR混合工艺兼有SNCR和SCR技术的优点,对NOx脱除效率要求不很高时,采用SNCR-SCR工艺更合适,项目实施中可分阶段增添设备及催化剂。

 

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