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技术文章

高效HSNCR技術

HSNCR 與其他脫硝治理工藝方案比較
由於脫硝技術在國內尚未有較為成熟的工藝,許多研發的新技術新工藝或引進技術都處在探索階段,目前脫硝的主要方式有:選擇性催化還原法(SCR)、選擇性非催化還原法(SNCR)、高效SNCR脫硝技術、濕式洗滌法、活性焦碳的選擇性還原法(CSCR)、活性碳吸附法、微生物法等,應根據企業實際情況而確定。

選擇性催化還原(SCR)脫硝技術:
SCR是在催化劑的作用下,通過添加氨(或尿素)作還原劑將N0x選擇性還原為無害的N2。該技術脫硝效率高,N0x的脫除率可以達到80%以上,適合大型電廠煙氣脫硝。

選擇性非催化還原(SNCR)脫硝技術
SNCR是在爐膛或煙道合適溫度(約800-1100℃)的位置噴入氨基還原劑(或尿素),無需催化劑,利用還原劑釋放出NH3選擇性地將煙氣中的N0x還原為無害的N2,N0x脫除率達到30-60%,該技術投資較低適合於現有空間小、擁擠鍋爐煙氣脫硝。

活性焦碳的選擇性還原法(CSCR)
活性焦炭選擇性催化還原法是通過氨,NO/NO2和活性焦炭發生催化還原反應而去除,而且可利用活性焦炭的吸附特性脫硫、砷、汞等。CSCR優點:節能操作,低維修費用,占地面積少, 不產生廢水及固廢,活性焦碳可現場再生,缺點:大多數煙氣中都有氧存在,300 ℃以上活性炭有自然可能,煙氣中O2 含量高時會使排氣中二次污染物CO增加。

次氯酸鈉、氫氧化鈉、亞硫酸鈉濕法煙氣脫硝技術
該技術是利用次氯酸鈉的強氧化性將煙氣中的NO氧化為NO2,用氫氧化鈉吸收NO2;然後通過下一步利用亞硫酸鈉將NO2還原回無害的N2,N0x脫除率達到80%左右。該技術一次投資較低,水迴圈量大。

高效SNCR (HSNCR) 脫硝技術
該技術是通過一氨氣增溫增壓混合器首先常溫預先霧化氨水溶液或尿素溶液,然後高溫氣化並增壓後噴入煙氣產生源的脫硝反應區內,使與煙氣充分混合並接觸反應,是SNCR工藝的改良。為最新專利技術。

主要煙氣脫硝工藝比較表 

治理工藝方案比較及確定
根據本專案單位的鍋爐蒸噸數小,氮的排放量一般且連續性排放的特性,而且工期較短,因此必須選擇一個較經濟、效果好,簡單操作的工藝技術。根據環保、經濟、實用、節能的原則,我們建議採用HSNCR法進行脫硝。

1、 HSNCR脫硝的優點
高效選擇性非催化還原技術(HSNCR)具有以下優點:
(1)系統簡單:不需要改變現有鍋爐的設備設置,而只需在現有的燃煤鍋爐的基礎上增加氨或尿素儲槽,氨或尿素噴射裝置及其噴射口即可,系統結構比較簡單;
(2)系統投資小:相對于SCR的大約40美元kW-1~60美元kW-1的昂貴造價,由於系統簡單以及運行中不需要昂貴的催化劑而只需要廉價的尿素或液氨,所以SNCR大約5美元kW-1 ~10美元kW-1的造價顯然更適合我國國情;
(3)阻力小:對鍋爐的正常運行影響較小;
(4)系統占地面積小:需要的較小的氨或尿素儲槽,可放置於鍋爐鋼架之上而不需要額外的占地預算。
(5) 技術創新點:
HSNCR採用脫硝反應區外的預霧化系統,高溫增壓系統,節能熱交換系統等綜合處理技術及設備。
SNCR系統的脫硝有效溫度在850~1050℃之間,系統採用非觸媒氨法脫硝,含水分80%的氨液體或尿素溶液在常溫通過高壓蒸汽或壓縮空氣直接噴入溫度反應區內霧化與煙氣接觸脫硝。
新的技術是採用反應區前預先霧化/氣化氨水溶液,再噴入反應區內與煙氣接觸反應,借此達到高效脫硝的結果。由SNCR的傳統效率為30~50%,此技術提升脫硝效果至60~70%,最高可達85%。因此命名為高效SNCR (HSNCR) 脫硝系統。
在霧化及加溫氣化的同時,系統通過獨有的熱交換(熱工)設計,不須為氣化氨水或尿素溶液加溫所需的熱量提供熱源,在原系統內,取得到所需的熱平衡達到加溫氣化的作用,這是通過獨有設計的高溫增加及熱交換系統達到所需熱源。

2、HSNCR還原劑的選擇
HSNCR 工藝所用的最基本的還原劑是氨水、無水泊液氨和尿素。在三種脫硝還原劑中,液氨法的投資、運輸和使用成本為三者最低但此法具有一定的危險性和安全隱患。氨水的品質百分比一般為20%~30%,較液氨安全,但運輸體積相對純氨高。尿素是一種顆粒狀的農業肥料,安全無害,但用其制氨的系統複雜、設備地大、初始投資大,大量尿素的存儲還存在潮解問題。除此之外,在以尿素為原劑的作業系統中,可能會有高至 10%的 NOx 轉變為 N2O,雖然可以通過比精確的操作條件控制而達到削減 N2O 生成的目的,但如果操作條件未能控制優化的狀態,亦可排放出大量的CO。一般在處理廢氣量比較大的脫硝專案中採用液氨和尿素作為還原劑。因為貴司鍋爐產生的廢氣量比較小,需要的加藥也比較少,因此我們建議採用20%的氨水作為本項目的還原劑,這樣會比較經濟合理。

工藝方案
治理工藝流程及說明
工藝方案流程圖 


工藝說明:
HSNCR是一種不用催化劑,在850-1050℃範圍內還原NOx的方法。HSNCR技術是把還原劑如氨、尿素噴入爐膛溫度為800-1100℃的區域,該還原劑迅速熱分解成NH3並與煙氣中的NOx進行HSNCR反應生成N2和H2O。該方法以爐膛為反應器,可通過對鍋爐進行改造實現。在這一環節,對SNCR工藝作出改良,HSNCR工藝通過一氨氣增溫增壓混合器首先常溫預先霧化氨水溶液,然後高溫氣化並增壓後(氣態氨水)噴入煙氣產生源的脫硝反應區內,使NH3與煙氣充分混合並接觸反應。在爐膛850-1050℃這一狹窄的溫度範圍內,在無催化劑作用下,氨等氨基還原劑可選擇性地還原煙氣中的NOx,基本上不與煙氣中的O2反應,主要反應為:
氨為還原劑: NH3 + NOx → N2 + H2O

HSNCR工藝的NOx脫除效率主要取決於適當的反應溫度、 NH3和NOx的化學計量比、混合程度、反應時間等。研究表明HSNCR工藝的溫度控制至關重要,最佳反應溫度是950℃,若溫度過低,NH3的反應不完全,容易造成NH3洩漏;而溫度過高,NH3則容易被氧化為NOx,抵消了NH3的脫除效率。溫度過高或過低都會導致還原劑的損失和NOx脫除率下降。通常設計合理的HSNCR工藝能達到50%-70%的脫除效率。

佈置圖及說明 

 序號

 名稱

 規格

 材料

 數量

 單位

 備註

 1

 氨氣洗滌槽

按實際情況考慮

 SUS304

 套

 1

 

 2

 氨水溶液貯存槽

按實際情況考慮

 SUS304

 套

 1

 

 3

 氨水溶液蒸發槽

按實際情況考慮

 SUS304

 套

 1

 

 4

 氨水溶液加藥泵

按實際情況考慮

 SUS304

 台

 2

 

 5

 氨水溶液卸藥泵

  按實際情況考慮

 SUS304

 台

 1

 

 6

 增壓變頻風機

  按實際情況考慮

 SUS304

 台

 2

 

 7

 電加熱器

按實際情況考慮

 SUS304

 台

 2

 

 8

 鍋爐開孔及管件

  按實際情況考慮

 合金625

 套

 6

 

 9

 空氣壓縮機

按實際情況考慮

 

 台

 2

 

 10

 設施防腐

按實際情況考慮

 玻璃鋼

 m2

 100

 

 11

 氨氣噴槍

按實際情況考慮

 SUS304

 支

 2

 

 12

 氨水霧化噴嘴

按實際情況考慮

 SUS304

 個

 1

 

 13

 氨氣噴嘴

  按實際情況考慮

 SUS304

 個

 8

 

 14

 消防噴嘴

按實際情況考慮

 SUS304

 個

 4

 

 15

 水管及閥門

 按實際情況考慮

  SUS304

 套

 1

 

 16

 風管及風門

 按實際情況考慮

  SUS304/CS

 套

 1

 

 17

 儀錶及電氣

 按實際情況考慮

 

 套

 1

 

 18

 洗眼器

 

  SUS304

 套

 



主要設備和構築物的選型和材料
主要設備:

 
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