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SNCR脱硝技术的应用及问题预防

2016-12-20 14:40:57 来源:

本文介绍了以尿素作为还原剂的SNCR脱硝技术,提出SNCR脱硝改造需注意的事项;针对改造后运行中容易出现的问题,提出改进的建议。随着国家环保要求的日益提高,燃煤电厂烟气脱硝排放已提到各级部门的议事日程。

脱硝技术

对于NOx排放则可以根据NOx产生的过程,采用燃烧优化调整与燃烧后处理技术相结合的方式。SNCR是一种无需催化剂的脱硝方式,是SelectiveNon-CatalyticReduction的缩写,其直译为“选择性非催化还原反应”。

由于不需要催化剂,为得到较强的化学反应活性,SNCR技术需在较高的炉膛温度(900-1150℃)下,用氨或尿素等氨基还原剂来选择性地还原烟气中的NOx。一般来说,大型锅炉由于受到炉膛尺寸的影响,还原剂在炉膛内较难均匀混合,SNCR的脱硝效率将低于40%,而需要催化剂的SNCR的脱硝效率可达到80%以上。由于SNCR脱硝技术投资成本较低、改造方便,适宜协同应用其他脱硝技术,因而在燃煤电厂,尤其是老厂脱硝改造上还是取得了广泛的应用。

1、SNCR脱硝的主要化学反应

因为在锅炉燃烧的烟气中氮氧化物包含了NO和NO2,而NO占到烟气中NOx的90%以上。所以脱硝过程以去除NO为主。鉴于我集团改造以尿素为还原剂,所以这里仅列出以尿素为还原剂与NO在SNCR下的反应过程。其化学反应方程式为:

CO(NH2)2→2NH2+CO

NH2+NO→N2+H2O

CO+NO→N2+CO2

总的反应式为:NO+CO(NH2)2+2O2→2N2+CO2+2H2O(1)

从以上反应方程式可以看出,在适当的炉膛温度下NOx与还原剂(尿素)反应,生成无害的氮气、二氧化碳和水。但在方程式(2)中可以看出,在温度过高的情况下尿素本身也会被氧化成NOx,反而会增加NOx的排放。

4NH3+5O2—4NO+6H2O(2)

所以在SNCR的技术中,温度是至关重要的参数。

以下我们就介绍以尿素为还原剂的SNCR脱硝技术在锅炉的应用中SNCR的几个性能参数

1.1温度窗口

温度窗口就是脱硝反应的最佳炉膛温度区间。若反应温度过低,还原剂与NOx没有足够的活化能使脱硝反应快速进行,导致脱硝效率降低。但温度过高,尿素本身也会被氧化成NOx,从而增加NOx的排放、脱硝效率下降。可以预见,脱硝效率与反应温度的关系曲线试为一条开口向下的抛物线,抛物线顶点左右两侧的区间即是温度窗口。

以尿素为还原剂的SNCR,温度窗口在900-1150℃。机组不同的负荷对应于锅炉的炉膛温度分布也不相同,所以用于向炉膛中喷入还原剂的喷射器也是分若干层布置的,以适应不同锅炉负荷。一般来说,SNCR温度窗口大体对应于锅炉燃烧器上部至折焰角之间的区域。

1.2停留时间

在还原剂离开温度窗口前SNCR的整个反应过程必须完成,这样才能达到理想的脱硝效果。这些过程包括:

(1)从喷射器中射出的尿素溶液与烟气混合

(2)尿素溶液中水的蒸发

(3)尿素中分解出NH3

(4)NH3再分解为NH2以及自由基

(5)NOx与NH2的反应

所以说,延长还原剂在温度窗口下的停留时间脱硝反应就会更加充分。若想获得理想的脱硝效率,还原剂的停留时间至少需要0.5秒。该参数与锅炉结构有较大的关系。

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