選擇性非催化還原脫硝技術原理選擇性非催化還原法煙氣脫硝技術1SNCR脫硝技術原理2SNCR脫硝技術的特點目錄CONTENTS3SNCR脫硝系統(tǒng)基本術語選擇性非催化還原脫硝技術原理選擇性非催化還原(SNCR)脫硝技術,就是在不采用催化劑的情況下,在爐膛內噴入NH3或尿素等還原劑與NOx進行選擇性反應生成N2和H2O,而NH3基本不與O2發(fā)生作用的技術。選擇性非催化還原脫硝技術原理SNCR過程除了可以使用NH3做還原劑外,還可以直接用尿素【CO(NH2)2】或異氰酸(HNCO)做還原劑,使用不同的還原劑,其還原NO,的機理也不太相同,分別稱為熱力DeNOx原理、NOxOUT原理和RAPRENOx原理。選擇性非催化還原脫硝技術原理1熱力DeNOx原理熱力DeNOx過程使用NH3作為還原劑,其反應方程式：4NO+O2+4NH3→4N2+6H2O（7-1）4NO+O2+4NH3→3N2+6H2O(7-2)6NO2+8NH3→7N2+12H2O(7-3)當溫度高于溫度窗口時,NH3的氧化反應開始起主導作用,反而生成NO,反應為4NH3+5O2→4NO+6H2O(7-4)在合適的溫度窗口,有多余的O.存在,氣態(tài)均相反應迅速發(fā)生使反應物選擇性的還原NO,而煙氣中大量的O2未被還原,即不會發(fā)生式(7-4)的反應。選擇性非催化還原脫硝技術原理2NOxOUT原理NOxOUT過程使用尿素作為還原劑,其反應過程是尿素還原和被氧化兩類反應相互競爭的結果。相對于氨,尿素作為固體更容易運輸,儲運較安全,對管道無腐蝕。在大型電廠鍋爐上,一般采用尿素作為還原劑。(NH4)22CO-→2NH2+CO(7-5)NH2+NO→2N2+H2O(7-6)CO+NO→N2+CO2(7-7)其主要化學反應式方程式為：選擇性非催化還原脫硝技術原理2NOxOUT原理在尿素還原NOx的同時,也會發(fā)生從尿素溶液揮發(fā)出來的NH3分子與O2的反應:4NH3+5O2→4NO+6H2O(7-8)4NH3+3O2→2N2+6H2O(7-9)當SNCR的反應溫度在溫度窗口范圍內時,主要發(fā)生NOx的還原反應。當反應溫度高于溫度窗口時,NH3的氧化反應會占主導地位。選擇性非催化還原脫硝技術原理3RAPRENOx原理RAPRENOx過程使用氰尿酸來還原NOx,氰尿酸在高于600K時就可升華,分解為異氰酸HNCO,在足夠高的溫度(如1273K)下,異氰酸HNCO分解并激活可導致NO還原的鏈鎖反應。SNCR脫硝技術的特點SNCR脫硝技術目前在一些NOx排放濃度不高的場合得到了廣泛的應用,其脫硝技術經濟性高,在我國燃煤電廠煙氣脫硝技術中占有重要地位。SNCR脫硝技術的特點SNCR脫硝技術特點:(1)SNCR脫硝系統(tǒng)的建設為一次性投資,運行成本低。在脫硝過程中不使用催化劑,不存在增加系統(tǒng)的壓力損失等其他煙氣脫硝技術引起的弊端。(2)SNCR脫硝系統(tǒng)的設備占地面積小。當現(xiàn)有鍋爐的脫硝技術改造不需要太高的脫硝效率時,不使用催化劑,經濟性高。(3)SNCR工藝的整個還原過程都在鍋爐內部進行,不需要另外設立反應器。(4)SNCR脫硝技術由于在鍋爐內部進行,脫硝效率受鍋爐設計、鍋爐負荷等因素的影響較大,脫硝效率較低,在30%~70%的范圍內。SNCR脫硝技術的特點SNCR脫硝技術特點:(5)選擇性非催化還原法(SNCR)由于不采用催化劑,不受煤質和煤灰的影響,可以在鍋爐上更經濟有效地取得總量控制的較好效果,可以單獨使用或作為SCR及其他低氮燃燒技術的必要補充。(6)由于不使用催化劑,不產生SO2/SO3的氧化,空氣預熱器發(fā)生堵塞或腐蝕的幾率很小。(7)氨逃逸量大,一般為(6~10)×10-6。SNCR脫硝系統(tǒng)基本術語SNCR脫硝反應對溫度非常敏感,高于某個溫度,還原劑就可能被氧化;低于該溫度,反應速度迅速降低,這個溫度范圍一般稱為溫度窗口。例如NH3還原NO的反應只能在800~1200℃的溫度區(qū)間內才能以較高速率進行。1溫度窗口SNCR脫硝系統(tǒng)基本術語2脫硝效率脫硝效率時脫硝系統(tǒng)性能的重要指標之一。脫硝效率是指脫除的NOx量與未經脫硝前煙氣中所含NOx量的百分比,計算式為η=(C1-C2)/C1×100%(7-10)式中η脫硝效率C1——脫硝前煙氣中NOx的折算濃度(干基、6%O2),以NO2計,mg/m3(標準狀態(tài)下);C2——脫硝后煙氣中NOx的折算濃度(干基、6%O2),以NO2計,mg/m3(標準狀態(tài)下)。在實際工程中,用NOx分析儀表通過測量脫硝系統(tǒng)投運前后的NOx濃度,經DCS/PLC控制系統(tǒng)計算比較后將信號反饋給氨流量調節(jié)閥,調節(jié)閥根據(jù)反饋信號來控制噴入爐膛內的氨量,從而保證設計的脫硝效率。SNCR脫硝系統(tǒng)基本術語3氨逃逸率脫硝系統(tǒng)正常運行時,NH3不能100%與NOx進行反應,未參加化學反應的氨會隨著煙氣或飛灰從反應器的出口被帶入下游的鍋爐部件中,最終排人大氣污染環(huán)境,這種現(xiàn)象稱為氨逃逸。SNCR脫硝工藝中通常所說的氨逃逸率是指空氣預熱器人口煙氣中氨的濃度。通常氨逃逸率越小越好,因為煙氣中殘余的NH3會與SO2反應生成NH4HSO4和(NH4)2SO4這是一種很黏的物質,附著在空氣預熱器表面,影響空氣預熱器的效率。另外,多余的NH3進人大氣,也是對空氣的污染。現(xiàn)行規(guī)范要求,SNCR脫硝系統(tǒng)氨的逃逸率一般應控制在8mg/m3(標準狀態(tài)下)以下。SNCR脫硝系統(tǒng)基本術語4系統(tǒng)可用率系統(tǒng)可用率是指脫硝系統(tǒng)每年正常運行時間與鍋爐每年總運行時間的百分比,可按式（7-11）計算，即可用率=（A-B）/A×100%(7-11)式中A——發(fā)電機組每年的總運行時間,h;B——每年因脫硝裝置故障導致的停運時間,h。SNCR脫硝系統(tǒng)基本術語停留時間是指反應物在爐膛上部對流區(qū)內的存在時間。SNCR的所有步驟必須在這里完成。加大停留時間有利于還原劑與煙氣的混合和發(fā)生化學反應,可提高反應率。5停留時間SNCR脫硝系統(tǒng)基本術語5停留時間一般停留時間為0.001～10s,實際情況下一般不低于0.5s,停留時間的長短取決于煙氣路徑和流速。但這些參數(shù)是為了優(yōu)化鍋爐參數(shù)而不是為了SNCR過程而設計的,流速的設計也要考慮到避免管路的腐蝕。由于考慮到鍋爐結構等因素,故一般停留時間并不符合理想的SNCR過程。延長還原劑在溫度窗口下的停留時間,脫硝反應就會更加充分。若想獲得理想的脫硝效率,還原劑的停留時間一般需要0.5s左右。SNCR脫硝系統(tǒng)基本術語6理論氨氮當量比理論氨氮當量比NSR,是評價脫硝運行成本中物料消耗的重要指標。對于以尿素作為還原劑的SNCR脫硝系統(tǒng)來說,NSR的計算式為NSR=還原劑折算成NH3的摩爾量/人口處NOx折算成NO2的摩爾量（7-12）一般來說,典型的NSR為0.5~3,脫硝效率隨著NSR的增加而增加,當NSR超過2以后,脫硝效率就不會有明顯的增加。SNCR脫硝技術影響因素選擇性非催化還原法煙氣脫硝技術1SNCR脫硝技術原理2SNCR脫硝技術的特點目錄CONTENTS3SNCR脫硝系統(tǒng)基本術語SNCR脫硝反應受溫度條件、停留時間、NSR、混合程度、氧量等因素的影響。1反應溫度的影響SNCR技術對于溫度條件非常敏感,在爐膛上選擇適當?shù)膰娙朦c,決定了SNCR還原NO效率的高低。尿素溶液還原NOx的最佳溫度范圍與具體的脫硝環(huán)境有關,從一般的實驗及工程運行來看,溫度窗口一般為850~1100℃。SNCR的溫度窗口是一個非常狹窄的范圍,一般低于800℃時,還原反應速度太慢以至于還原失效,大部分NH3仍未反應,造成氨逃逸。而溫度過高時(如高于1200℃),NH3更容易被氧化為NO。選擇性非催化還原煙氣脫硝過程是上述兩類反應相互競爭、共同作用的結果,如何選取合適的溫度條件是該技術成功應用的關鍵。實測數(shù)據(jù)顯示,NH3的排放受到燃燒煙氣溫度的強烈影響,在1040℃或更高的溫度下噴入尿素可明顯減少NH3的排放,尿素噴入應該在最佳溫度區(qū)間的上限(區(qū)間右半部分),這樣同時可減少N2O排放的概率。溫度對脫硝效率的影響如圖7-1所示1特別在大型鍋爐中,由于鍋爐運行時煙氣流量的不穩(wěn)定,很難準確控制尿素噴入的溫度窗口,容易造成脫硝率的降低和氨逃逸量的增加。實際運行中,SNCR系統(tǒng)采用多層噴射系統(tǒng),分別布置在鍋爐的不同位置,根據(jù)爐內溫度的實時監(jiān)控,確定需要投入運行的噴射層。根據(jù)鍋爐特性和運行經驗,對于一般燃煤鍋爐來說,最佳的還原劑噴射溫度窗口通常在折焰角附近的屏式過、再熱器及水平煙道的末級過、再熱器所在的對流區(qū)域。由于爐內煙氣溫度的分布受到鍋爐負荷、煤種等多種因素的影響,合適的脫硝還原反應溫度區(qū)間隨著鍋爐負荷的變化而變化,氨基還原劑噴射窗口也需相應變化。(1)在線調整霧化液滴的粒徑大小與含水量,縮短或延長液滴的蒸發(fā)與熱解時間,使熱解產物NH3投送到合適的脫硝還原反應區(qū)域。0102為適應鍋爐負荷的變化,噴射系統(tǒng)通常采用下述措施:(2)為適應鍋爐負荷的變化,通常高負荷時投運上層噴射器,低負荷時投運下層噴射器。2停留時間的影響研究表明,NH3-NO非爆炸性反應時間僅約100ms,停留時間指的是還原劑在爐內完成與煙氣的混合、液滴蒸發(fā)、熱解成NH3、NH3轉化成游離基NH2、脫硝化學反應等全部過程所需要的時間。2停留時間的影響延長反應區(qū)域內的停留時間,有助于反應物質擴散傳遞和化學反應,提高脫硝效率。當合適的反應溫度窗口較窄時,部分還原反應將滯后到較低的溫度區(qū)間,較低的反應速率需要更長的停留時間以獲得相同脫硝效率。停留時間至少應超過0.3s,當停留時間超過1s時,易獲得較高的脫硝效果。對于循環(huán)流化床來說,由于燃燒器及輻射受熱面的布置的特殊性,反應劑在反應區(qū)域內的停留時間甚至可以達到2s,相對于普通煤粉爐,可以得到很好的脫硝效率。3化學當量比(NSR)的影響NH3與NO理論化學反應當量比為1:1,但由于部分NH3被氧化成NOx,以及一小部分未反應的NH3隨煙氣排入大氣。因此,需要將比理論化學當量比更多的還原劑噴入爐膛,才能達到較理想的NOx還原率。此外,當原始NOx濃度較低時,脫硝還原化學反應動力降低,為達到相同的脫硝效率,需要噴入爐內更多的還原劑參與反應。運行經驗顯示,脫硝效率在50%以內時,NH3/NOx摩爾比一般控制在1.0～2.0,其影響如圖7-2和圖7-3所示。4還原劑與煙氣的混合脫硝還原劑與煙氣充分均勻混合,是保證在適當?shù)腘SR時獲得較高的脫硝效率、較低氨逃逸率的重要條件之一。由于噴入的尿素必須與煙氣中的NO充分混合后才能發(fā)揮較好的選擇性還原NO的效果,但如果混合時間太長,或者混合不充分,就會降低反應的選擇性。工業(yè)應用上,由于鍋爐的爐膛直徑較大,尿素還原劑與煙氣的混合程度對增加脫硝率顯得尤為重要。4還原劑與煙氣的混合增加霧化氣體壓力和提高霧化質量可以促進混合。通常較高的霧化氣體壓力能促進霧化,加速初期尿素的釋放并使之與NO反應。但在一項最初使用霧化器的研究中,增加霧化壓力并沒有使測量到的霧化質量改善,但增加了試劑的噴入動量。這進而促進了試劑滲透和混合,從而影響了SNCR的性能。SNCR技術一般采用液體霧滴噴射的方式,即能夠利用噴射溶液的濃度大小,調節(jié)液體霧滴的蒸發(fā)時間,同時有利于穿透爐膛。4還原劑與煙氣的混合由于鍋爐負荷和燃用煤種的變化,爐內溫度場變化情況比較大。因此,普遍采取多層墻式噴嘴,或者多層噴槍的噴射方式,來適應不同的爐內溫度變化工況。而同一層的墻式噴嘴也要采用多個噴嘴的組合方式,以達到最好的噴霧和煙氣的混合。噴槍采取多孔形式,通過實驗或數(shù)值模擬來優(yōu)化噴射參數(shù),保證混合良好。5氧量對脫硝效率的影響煙氣中的O2對NH3-NOx反應會產生一定的影響。實驗研究表明,在缺氧的情況下,SNCR反應并不會發(fā)生。有氧存在時,SNCR反應才能進行,同時氧濃度的上升使反應的溫度窗口向低溫方向移動。少量的O2已能夠啟動NH3選擇性非催化還原NOx反應,使得最佳反應溫度下降150℃左右;氧濃度升高,使NH3-NOx開始反應的溫度提前,向低溫側拓寬了反應溫度,但最大脫硝效率下降。由于不同燃燒設備排放煙氣的氧量氣氛條件多變,因此,SNCR反應在不同氧量條件下的特性是很關鍵的。研究表明,SNCR脫硝過程中,隨著初始NO濃度的下降,脫硝率下降。存在一個NO的臨界濃度[NO],NO的初始濃度如果小于這個臨界值,那么無論如何增加氨氮比,也不能提高NOx的脫除效率。6初始NOx濃度水平SNCR脫硝技術還原劑選擇性非催化還原法煙氣脫硝技術1還原劑介紹2還原劑比較目錄CONTENTS液氨氨水尿素還原劑還原劑尿素最初從尿液中發(fā)現(xiàn),所以稱為尿素。尿素CO(NH2)2是由碳、氮、氧和氫組成的有機化合物。尿素含氮46%,是固體氮肥中含氮量最高的。還原劑1尿素還原劑1尿素(1)尿素的物理性質。尿素為無色、白色針狀或棒狀結晶體,工業(yè)或農業(yè)用尿素為白色略帶微紅色的固體顆粒;無臭無味;密度為1.335g/cm3;常壓下熔點為132.7℃,超過熔點則會分解。尿素易溶于水,在20℃的100mL水中可溶解105g,溶解熱為57.8cal/g,水溶液呈中性反應。還原劑1尿素(2)尿素儲存。尿素產品有兩種:結晶尿素呈白色針狀或棱柱狀晶形(見圖7-5),吸濕性強;粒狀尿素為粒徑1～2mm的半透明粒子,外觀光潔,吸濕性有明顯改善,因而要避免在潮濕氣候下敞開存放。(見圖7-5)還原劑1尿素尿素如果儲存不當,容易吸濕結塊,影響尿素的原有質量,因此需要正確儲存尿素。在使用前一定要保持尿素包裝袋完好無損,運輸過程中要輕拿輕放,防雨淋,儲存在干燥、通風良好、溫度在20℃以下的地方。大量儲存時,下面要用木方墊起20cm左右,上部與房頂要留有50cm以上的空隙,以利于通風散濕,垛與垛之間要留出過道,利于檢查和通風。已經開袋的尿素如未用完，一定要及時封好袋口。還原劑1尿素(3)尿素腐蝕性。干尿素顆粒是沒有腐蝕性的,但尿素溶液中含有CO(NH2)2、NH3、CO2、NH+4、CO32-、HCO3-等,其中的離子濃度隨溶液質量濃度、溫度的不同而不同,表現(xiàn)出的腐蝕性也不同。自SNCR脫硝技術開始工業(yè)應用以來,未見有公開文獻專門報道SNCR過程中尿素腐蝕事故或腐蝕機理。有關尿素腐蝕和防腐的研究,多是針對尿素生產工藝的,可以參考借鑒到SNCR工藝中。還原劑2氨水(1)氨水的理化性質。氨水(指濃度10%～35%)是氨氣的水溶液,氨水是堿性腐蝕品,主要成分為NH3H2O,無色透明且具有刺激性氣味。熔點（-77℃）,沸點（36℃）,密度0.91g/cm3;易溶于水和乙醇;易揮發(fā),具有部分堿的通性,由氨氣通入水中制得;有毒,對眼、鼻、皮膚有刺激性和腐蝕性,能使人窒息,空氣中最高允許濃度30mg/m3。工業(yè)氨水是含氨25%～28%的水溶液,氨水中僅有一小部分氨分子與水反應形成銨離和氫氧根離子,即氫氧化銨,是僅存在于氨水中的弱堿。氨水凝固點與氨水的濃度有關,常用20%濃度的氨水的凝固點約為-35℃。還原劑2氨水還原劑2氨水(2)氨的危險性。氨水易揮發(fā)出氨氣,隨溫度升高和放置時間延長而增加揮發(fā)率,且隨濃度的增大揮發(fā)量會增加。常溫常壓下,氨水是不燃燒、無爆炸危險的液體,但在溫度較高時,從氨水中分離的氨氣具有強烈的氣味、有毒、有燃燒和爆炸危險。屬于危險化學品,10%～35%氨水的為腐蝕品;35%～50%的氨水為非易燃無毒氣體;含氨量高于50%時主要危險為有毒氣體,次要危險為腐蝕品。SNCR系統(tǒng)采用質量百分含量為15%～20%的工業(yè)級氨水,該物質具有比較穩(wěn)定的化學和物理性質,在運輸和儲存過程中危險系數(shù)相對較低。因此,20%的氨水按堿性腐蝕品作圍堰,不按易燃可燃液體作防火堤。還原劑2氨水還原劑2氨水(3)氨的腐蝕性。氨水有一定的腐蝕作用,碳化氨水的腐蝕性更加嚴重。對銅的腐蝕比較強,鋼鐵比較差,對水泥腐蝕不大,對木材也有一定腐蝕作用。還原劑3液氨(1)液氨的理化性質。液氨(NH3),又稱為無水氨,是一種無色液體,有強烈刺激性氣味。分子量17.04,自燃點651.11℃,氣氨相對密度(空氣=1)為0.59。在空氣中爆炸極限為15%～28%.氨比熱容為(液體)4.609kJ/((kg·K)。在常壓下,(在低于-33.5℃的時候才可以成為液體),低于（-77.7℃）可成為具有臭味的無色結晶。在常溫條件下,只有壓力達到0.78MPa,在密閉的罐體里存放才可能成為液體。氨作為一種重要的化工原料,為運輸和儲存便利,通常將氣態(tài)的氨氣通過加壓或冷卻得到液態(tài)氨。還原劑3液氨(2)氨的危險性。氨在空氣中可燃,但一般難以著火,連續(xù)接觸火源,且溫度要在651℃以上才可燃燒。氨氣與空氣混合物的濃度在15%～28%時,遇到明火會有燃燒和爆炸的危險,如果有油脂或其他可燃性物質,則更容易著火。氨對銅、銦、鋅及合金有強烈侵蝕作用,氨區(qū)需杜絕上述物質。還原劑3液氨(3)氨的儲存。儲存于陰涼、通風的庫房,庫溫不宜超過30℃,采用防爆型照明、通風設施。禁止使用易產生火花的機械設備和工具。儲區(qū)應備有泄漏應急處理設備。液氨多儲于耐壓鋼瓶或鋼槽中,應與氧化劑、酸類、鹵素、食用化學品分開存放。還原劑3液氨(4)氨的毒性。人體吸入或接觸氨,會引起人體不同的反應,見表7-3。濃度范圍人體生理反應5~10ppm可感到臭味50ppm可工作達8h不會引起問題A00~700ppm刺激眼睛、鼻、喉的黏膜,引起損害0.5%~1%(v/v)短時間的暴露其中，會引起死亡2.0%(v/v)即使使用防毒面罩,皮膚暴露也不能超過幾秒鐘，超時會引起嚴重傷害5%~10%(v/v)即刻死亡還原劑比較1技術性脫硝效率方面,對燃煤電廠而言,相同條件下液氨的脫硝效率要高于尿素和氨水。因為尿素溶液含水量大,首先經歷液滴蒸發(fā)破碎過程,然后需要進行高溫熱解,最后熱解生成的氨氣才可以進行還原反應,大大縮短了有效的反應時間。圖（7-8）尿素與氨水脫硝效率對比還原劑比較1技術性氨水系統(tǒng)噴射的液滴也需要先蒸發(fā),釋放出氣態(tài)氮,然后進行有效的還原反應。液氨系統(tǒng)向爐膛噴射釋放后的氨氣,氣態(tài)的氨可以直接開始有效反應。所以純氨最高,氨水次之,尿素系統(tǒng)最差。尿素與氨水脫硝效率對比如圖7-8所示。圖（7-8）尿素與氨水脫硝效率對比還原劑比較2安全性尿素不存在爆炸危險,無毒無害,所以尿素的安全性最高。氨水不是危險品,濃度低于30%的氨水對鋼材也無腐蝕性。揮發(fā)的氨氣對人員存在一定的危害,氨水系統(tǒng)安全性低于尿素系統(tǒng),有一定的安全操作要求。氨氣在空氣中的爆炸極限為15%～28%,為了防止氨氣混合過程的爆炸危險,需要控制氨氣的混合比。還原劑比較3經濟性氨水溶液運輸和處理方便,不需要額外的加熱設備或蒸發(fā)設備,系統(tǒng)簡單,工程造價最低。液氨系統(tǒng)需要蒸發(fā)設備,且需要設置噴淋、檢測、報警等設備保障安全,初投資高于氨水系統(tǒng);尿素系統(tǒng)需要溶解設備,而且需要加熱和管道伴熱,初投資較大,而且尿素價格也高于氨水和液氨,運行成本也較高。SNCR的工藝系統(tǒng)及設備1選擇性非催化還原法煙氣脫硝技術1尿素-SNCR工藝流程2尿素-SNCR工藝系統(tǒng)優(yōu)點目錄CONTENTS3尿素-SNCR工藝子系統(tǒng)介紹尿素-SNCR工藝流程尿素-SNCR系統(tǒng)其工藝系統(tǒng)通常包括尿素溶液制備存儲系統(tǒng)、供應/循環(huán)系統(tǒng)、稀釋水系統(tǒng)、計量系統(tǒng)和分配噴射系統(tǒng)組成。圖7-9

以尿素為還原劑的

SNCR工藝原理尿素顆粒在還原劑制備系統(tǒng)中配制出50%的尿素溶液,然后存放在尿素溶液存儲罐供脫硝使用。50%的尿素溶液通過供應/循環(huán)系統(tǒng)\計量系統(tǒng)計量后與稀釋水混合成5%～10%的尿素溶液后,在壓縮空氣的帶動下噴入到爐膛或尾部煙道中進行脫硝反應。在爐內高溫煙氣條件下,尿素溶液具有更好的擴散性,且液氣混合所需的動力更小并能達到更好的混合效果,因而普遍被作為SNCR工藝的脫硝還原劑。尿素-SNCR工藝系統(tǒng)優(yōu)點尿素-SNCR工藝系統(tǒng)優(yōu)點此外,尿素作為脫硝還原劑還有其他方面的優(yōu)勢:(1)安全性高,無任何危險性;(2)運輸和儲存都沒有特別的安全管理要求;(3)無需進行特別的安全、防火評估;(4)占地小,無須設置安全距離。市場上尿素還原劑通常有尿素溶液和尿素顆粒兩種形態(tài),由于袋裝固體顆粒尿素內襯塑料薄膜防潮措施,運輸、儲存、輸送都特別方便,所以目前國內電廠大部分都是采購袋裝尿素作為還原劑。尿素-SNCR工藝子系統(tǒng)介紹1尿素的運輸卸載與存儲系統(tǒng)尿素-SNCR工藝子系統(tǒng)介紹（1）尿素上料方式。袋裝尿素卸載由電動葫蘆起重,人工破包、螺旋輸送機輸送和皮帶機輸送、機械破包幾種方式。（2）尿素儲倉。尿素儲倉主要用以儲散裝的顆粒尿素,儲倉宜設計成錐形底立式罐,其容積大小應至少滿足全廠所機組1～3天脫硝所需的尿素用量。尿素倉應配置電加熱熱風流化裝置,將加熱的空氣注入倉底,以防止固體尿素吸潮、橋及結塊堵塞。1尿素的運輸卸載與存儲系統(tǒng)尿素-SNCR工藝子系統(tǒng)介紹2尿素溶液制備系統(tǒng)尿素溶液配制系統(tǒng)的功能是將固體的尿素顆粒溶解為一定濃度的尿素溶液,儲存在儲罐中便于后續(xù)工藝的使用。主要包括兩個環(huán)節(jié):首先在配料池中將固體尿素顆粒配比成一定濃度的尿素溶液,然后通過配料輸送泵將其輸送到尿素溶液儲罐中。尿素顆粒的溶解過程是一個吸熱反應,(當1kg尿素溶解于1kg水中,水溫會下降57.8℃),而濃度達到50%的尿素溶液的結晶溫度約18℃。因此,尿素溶液的制備過程中,需要提供大量熱量去提高溶液溫度,因此在溶解罐內配置大功率熱源,來防止尿素溶解后的再結晶。尿素-SNCR工藝子系統(tǒng)介紹同時,為了加速溶解和尿素溶液的濃度的均勻性,在尿素溶解罐內安裝攪拌裝置。另外,溶解罐上還安裝了液位檢測、溫度檢測、尿素濃度檢測、尿素顆粒入口、除鹽水入口、尿素溶液出口、溢流口、排污口、檢修爬梯、排氨風機等等,如圖7-14和圖7-15所示。圖7-14尿素溶解罐三維模型

圖7-15溶解罐內攪拌器和加熱裝置2尿素溶液制備系統(tǒng)尿素-SNCR工藝子系統(tǒng)介紹2尿素溶液制備系統(tǒng)配置好的溶液通過輸送泵送到尿素溶液儲罐。尿素溶液輸送泵一般設置兩臺,一臺運行一臺備用。尿素-SNCR工藝子系統(tǒng)介紹3尿素溶液儲存系統(tǒng)尿素溶液儲液罐用于儲存配制好的尿素溶液,儲液罐的總儲存容量宜為全廠所有SNCR裝置BMCR工況下5～7d的平均總消耗量;通常尿素溶液儲液罐宜為兩臺。尿素溶液儲液罐內應設伴熱裝置。當尿素溶液溫度過低(大于配制濃度下的結晶溫度以上5℃)時,啟動在線加熱器以提升溶液的溫度。尿素-SNCR工藝子系統(tǒng)介紹3尿素溶液儲存系統(tǒng)儲罐為立式平底結構,儲液罐露天放置時,尿素溶液儲液罐的頂部四周應有隔離防護欄,并設有梯子及平臺等安全防護設施。罐體外應實施保溫,尿素溶液儲液罐應設人孔、尿素溶液進出口、循環(huán)回流口、呼吸管、溢流管、排污管、蒸汽管、液位表、溫度測量計等設施。尿素-SNCR工藝子系統(tǒng)介紹4尿素溶液的輸送及稀釋系統(tǒng)尿素溶液的輸送工藝系統(tǒng)的作用是將儲存罐的尿素溶解經輸送泵加壓后輸送到布置在爐膛附近的溶液計量、分配系統(tǒng)。泵入口設置了一臺雙筒過濾器。輸送泵出口管路上并聯(lián)設置了一臺電加熱器,根據(jù)管道中溶液的溫度決定是否投運。圖7-22尿素溶液輸送系統(tǒng)尿素-SNCR工藝子系統(tǒng)介紹4尿素溶液的輸送及稀釋系統(tǒng)如果泵出口出現(xiàn)超壓情況,則通過泵出口管路上的安全閥將會起跳,尿素溶液泄壓后回到泵入口管道。泵出口管道設置了流量計,便于準確計量輸送的尿素溶液流量。該系統(tǒng)管道需要保溫伴熱,以避免管道中尿素結晶沉淀。圖7-22尿素溶液輸送系統(tǒng)尿素-SNCR工藝子系統(tǒng)介紹為了讓噴入尿素溶液與煙氣充分混合，一般先把50%尿素稀釋成不大于10%的稀溶液。通常,每套SNCR系統(tǒng)應設置兩臺稀釋水泵,一臺運行,一臺備用圖7-24除鹽水稀釋系統(tǒng)尿素-SNCR工藝子系統(tǒng)介紹5尿素溶液計量系統(tǒng)50%的尿素溶液的調節(jié)和稀釋水用量的調節(jié)都是通過計量系統(tǒng)進行調節(jié)的。該系統(tǒng)采用獨立的化學劑流量控制,通過相互獨立的流量計來控制單支噴槍的尿素流量,單臺鍋爐的總流量通過計量泵出口的電磁流量計給出反饋信號,接入控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)通過在線監(jiān)測NOx.和鍋爐負荷的控制信號,自動調節(jié)尿素泵變頻器,對泵轉速進行調節(jié),以實現(xiàn)對尿素噴入量的控制,對NOx.濃度、鍋爐負荷、燃料或燃燒方式的變化作出響應,打開或關閉噴射區(qū)來控制尿素的質量流量。計量后的50%的尿素溶液和計量后的除鹽水溶液通過靜態(tài)管道混合器進行混合,混合后通入分配系統(tǒng)。尿素-SNCR工藝子系統(tǒng)介紹6分配系統(tǒng)分配系統(tǒng)是用來控制到每個噴槍的霧化冷卻空氣、混合的尿素劑和冷卻水的流量。空氣、混合的還原劑可以在該模塊上調節(jié),以達到適當?shù)目諝?液體質量比率,取得最佳霧化效果,達到最佳的NO.還原效果。尿素-SNCR工藝子系統(tǒng)介紹7噴射系統(tǒng)爐前噴射系統(tǒng)是將在線稀釋系統(tǒng)中經過稀釋的尿素溶液,送到正在運行的噴射層,并通過霧化蒸汽進行霧化,最終噴入煙道中與煙氣混合。爐前噴射系統(tǒng)的作用是保證稀釋后的尿素溶液以一定的壓力與霧化蒸汽混合,并以合適的壓力、速度和角度噴入煙氣中,從而使尿素溶液與煙氣中的NOx,充分混合反應。尿素-SNCR工藝子系統(tǒng)介紹7噴射系統(tǒng)噴槍是尿素溶液噴射的技術關鍵,設計噴槍的結構時,首先應保證尿素溶液具有良好的霧化效果;其次霧化的粒徑必須保證足夠的動量,以滿足與煙氣的充分混合;第三應考慮噴嘴本身處于高溫部位,應具有良好的耐熱性能,不易燒損。目前一般采用壓縮空氣霧化噴槍圖7-27某種空氣雙霧化噴槍尿素-SNCR工藝子系統(tǒng)介紹8冷卻水系統(tǒng)和稀釋水系統(tǒng)深入爐膛的尿素噴槍需要大量的水進行冷卻,考慮到結垢腐蝕因素,冷卻水采用汽輪機冷卻水,取自凝結水泵出口,冷卻完后的水返回凝汽器熱井。尿素溶液稀釋系統(tǒng)的作用是使尿素50%溶液與稀釋水混合稀釋后,噴射入鍋爐內。稀釋用水量最大為2.4t/h,水源最好采用軟化水,對于含鹽量較低的地表水也可以直接使用尿素-SNCR工藝子系統(tǒng)介紹9SNCR壓縮空氣系統(tǒng)SNCR系統(tǒng)中,壓縮空氣除了常規(guī)儀用壓縮空氣外,還有尿素溶液的霧化、管路的吹掃、設施的冷卻(墻式噴槍、自動伸縮注入器和多噴嘴槍式噴射器爐外部件)用的雜用壓縮空氣。在儀用、雜用壓縮空氣的主管路上,都必須設置過濾器。為了保證噴槍的霧化效果,主廠系統(tǒng)的壓縮空氣必須有足夠的空氣壓力,并且在每個噴槍霧化空氣管道上需設置計量裝置,以便準確計量壓縮空氣流量。SNCR的工藝系統(tǒng)及設備2選擇性非催化還原法煙氣脫硝技術1氨水-SNCR脫硝系統(tǒng)2液氨-SNCR脫硝系統(tǒng)目錄CONTENTS尿素作為還原劑的SNCR脫硝系統(tǒng)由于需要溶解和伴熱設施,系統(tǒng)比較復雜。另外,尿素的價格也比較高,所以在一些容易獲得氨水的發(fā)電單位,可以選擇10%~25%的氨水做還原劑進行脫硝,該濃度的氨水屬于第八類危險化學品,有腐蝕性危險,危險系數(shù)小,安全容易保證。氨水-SNCR脫硝系統(tǒng)設備工藝簡單,脫硝效率高,初投資和運行成本都比尿素-SNCR脫硝系統(tǒng)低。氨水-SNCR脫硝系統(tǒng)尿素作為還原劑的SNCR脫硝系統(tǒng)由于需要溶解和伴熱設施,系統(tǒng)比較復雜。另外,尿素的價格也比較高,所以在一些容易獲得氨水的發(fā)電單位,可以選擇10%~25%的氨水做還原劑進行脫硝,該濃度的氨水屬于第八類危險化學品,有腐蝕性危險,危險系數(shù)小,安全容易保證。氨水-SNCR脫硝系統(tǒng)氨水-SNCR脫硝系統(tǒng)設備工藝簡單,脫硝效率高,初投資和運行成本都比尿素-SNCR脫硝系統(tǒng)低。氨水-SNCR脫硝系統(tǒng)氨水-SNCR脫硝系統(tǒng)分為還原劑儲存系統(tǒng)、供應/輸送系統(tǒng)、稀釋系統(tǒng)、計量分配系統(tǒng)和噴射系統(tǒng)。圖7-30以氨水為還原劑的SNCR脫硝工藝系統(tǒng)氨水一般通過槽車運送到脫硝島,通過卸氨泵輸送到氨水儲罐中,在由供應輸送泵輸送到鍋爐本體附近的計量系統(tǒng),與稀釋水進行混合,稀釋成5%左右濃度的氨水,經過分配系統(tǒng)根據(jù)設計的量分配到每只噴槍,噴入的煙氣中進行脫硝反應。氨水-SNCR脫硝系統(tǒng)1氨水儲罐圖7-31氨水儲罐氨水儲罐是一個密閉的容器，上面設有人孔、進液口、出液口、氣相平衡管、排污管、安全閥、液位計等,儲罐本體外接管道上均應設雙閥,當其中一個為自動閥時,緊接設備本體的閥門應為手動隔離閥。本體底部通向其他設備的管道上應設兩個閥門串聯(lián)。氨水儲罐上部空間儲存了蒸發(fā)的氨氣,在進行氨水充注時,不能排空,而應通過平衡管和氨水槽車上的平衡管相連,返回到槽車儲槽中。氨水-SNCR脫硝系統(tǒng)2氨水-SNCR脫硝工藝中的其他系統(tǒng)供應/輸送系統(tǒng)一般采用兩臺不銹鋼多級氨水泵,用量小的循環(huán)流化床鍋爐也可以采用計量泵。氨水輸送管道不需要進行伴熱和保溫,冬季比較寒冷的北方稀釋水系統(tǒng)溫。另外需要在系統(tǒng)最低點設置放空閥。和氨水接觸的設備和管道要采用不銹鋼,稀釋水系統(tǒng)可以采用鍍鋅管道和鍍鋅水箱。圖7-32氨水輸送計量泵

圖7-33氨水分配系統(tǒng)氨水-SNCR脫硝系統(tǒng)液氨由專用槽車運送至液氨儲存區(qū),卸氨壓縮機將槽車內的液氨壓至液氨儲罐中,液氨儲罐內液氨利用自身的壓力或需要時由液氨輸送至液氨蒸發(fā)器,氣化為氣態(tài)氨,經氨氣緩沖罐后送至氨氣空氣混合器,與稀釋風機送來的空氣混合成體積濃度為5%的氨空氣混合物通過噴射系統(tǒng)噴入爐膛進行脫硝。圖7-34液氨SNCR煙氣脫硝工藝流程液氨-SNCR脫硝系統(tǒng)1液氨儲存液氨-SNCR脫硝系統(tǒng)液氨的純度大于99.9%,由槽車運來的液氨用壓縮機進行卸料,通過卸料壓縮機的壓差將槽車內的液氨送至儲存罐內,卸氨過程產生的尾氣收入裝有水的吸收罐內,避免對環(huán)境造成影響。卸氨過程如圖7-35所示。圖7-35壓縮機卸氨工作原理1液氨儲存液氨-SNCR脫硝系統(tǒng)由于卸氨過程液氨減壓后蒸發(fā)吸熱,所以卸氨管道上經常會大量結冰或化霜,為減少此類問題的發(fā)生，確保卸氨過程的安全。經常在槽車之后的卸氨管上連接一臺蛇形管自然吸熱器,減少液氨管道的結冰或化霜現(xiàn)象。液氨的儲氨罐容量一般按照鍋爐BMCR工況5~7天的用量設計。每個廠最少配備兩個儲罐。每個儲罐只裝一半,需要時可通過卸氨壓縮機將一個罐里的氨送到另一個罐里去。2液氨蒸發(fā)器液氨-SNCR脫硝系統(tǒng)液氨蒸發(fā)器的作用在于把液態(tài)氨轉化為氣態(tài)氨,加熱源一般采用蒸汽加熱,也可用電加熱頭加熱。加熱溫度控制在50℃左右。液氨蒸發(fā)器的氣化能力一般按最大需氨量的1.2～1.5倍來考慮。3氨氣緩沖槽從蒸發(fā)器蒸發(fā)的氨氣流進入氨氣緩沖槽,通過調壓閥減壓,再通過氨氣輸送管線送到鍋爐側的脫硝系統(tǒng)。緩沖罐的作用是穩(wěn)定氨氣供應,避免受蒸發(fā)器操作不穩(wěn)定所影響。緩沖槽上設置安全閥,用于保護設備。4氨氣稀釋槽液氨-SNCR脫硝系統(tǒng)氨氣稀釋槽為立式水槽,水槽由側面或頂部進水,槽頂設有淋水。液氨系統(tǒng)的各設備排放的氨氣匯集后通入稀釋槽進行稀釋。5氨氣泄漏檢測器液氨儲存及供應系統(tǒng)周邊設六只氨氣檢測器,以檢測氨氣的泄漏,并顯示大氣中氨的濃度。當檢測器測得大氣中氨濃度過高時,機組控制室會發(fā)出警報,操作人員采取必要的措施,防止發(fā)生氨氣泄漏。電廠液氨儲存及供應系統(tǒng)應遠離機組本體,并采取措施與周圍環(huán)境隔離。6系統(tǒng)排放液氨-SNCR脫硝系統(tǒng)液氨儲存和供應系統(tǒng)的氨排放管路為一個封閉系統(tǒng),將經氨氣稀釋槽吸收成氨廢水后排放至廢水池,再經廢水泵送至廢水處理站。7氮氣吹掃液氨儲存及供應系統(tǒng)中保持系統(tǒng)的嚴密性,防止氨氣的泄漏和氨氣與空氣的混合造成爆炸是最關鍵的安全問題?；诖朔矫娴目紤],本系統(tǒng)的卸料壓縮機、液氨儲罐、氨氣蒸發(fā)器、氨氣緩沖槽等都備有氮氣吹掃管線。在液氨卸料之前通過氮氣吹掃管線對以上設備分別要進行嚴格的系統(tǒng)嚴密性檢查和氮氣吹掃,防止氨氣泄漏及與系統(tǒng)中殘余的空氣混合造成危險。8液氨儲存和供應控制系統(tǒng)液氨-SNCR脫硝系統(tǒng)液氨儲存和供應控制可通過DCS或PLC實現(xiàn)。所有設備的啟停、順控、連鎖保護等都可進行集中控制。對液氨儲存和供應系統(tǒng)故障信號實現(xiàn)在控制室報警光字牌顯示。系統(tǒng)所有的監(jiān)測數(shù)據(jù)都應在顯示器上監(jiān)視。系統(tǒng)連續(xù)采集和處理反映液氨儲存和供應系統(tǒng)運行工況的重要測點信號,如儲罐、蒸發(fā)器、緩沖槽的溫度、壓力、液位顯示、報警和控制,氨氣檢測器的檢測和報警等。9稀釋風機液氨-SNCR脫硝系統(tǒng)SNCR脫硝系統(tǒng)采用的氨(NH3)還原劑,其爆炸極限(在空氣中體積含量)為15%～28%,為保證氨(NH3)注入煙道的絕對安全以及均勻混合,需要引人稀釋風將氨濃度降低到爆炸下限以下,一般應控制在5%以內。9稀釋風機液氨-SNCR脫硝系統(tǒng)稀釋風機為氨氣的稀釋與混合提供空氣。風機的出力按煙氣最大量時稀釋氨氣所需風量來考慮,并留有裕度,混合后的氨氣/空氣混合物的體積比在BMCR工況時為5%.稀釋氣流流量的控制在開始啟動時手動調整,以后無需再調。稀釋風機實物如圖7-36所示。10噴射系統(tǒng)液氨-SNCR脫硝系統(tǒng)在實際工程中,以液氨為還原劑的SNCR系統(tǒng)很少,純氨多用于SCR脫硝系統(tǒng)中,由于噴射的是氣相的氨,噴射點溫度高,對噴槍要求非常嚴格,液氨SNCR脫硝系統(tǒng)比氨水和尿素系統(tǒng)都要復雜,所以實際工程中很少應用。SNCR的工藝系統(tǒng)運行與維護選擇性非催化還原法煙氣脫硝技術1初次運行調試2系統(tǒng)日常運行操作和維護目錄CONTENTS分部試運行系統(tǒng)168h滿負荷試運行單體調試脫硝裝置整套啟動試運行SNCR系統(tǒng)的調試SNCR脫硝系統(tǒng)初次運行調試1單體調試單機調試是指單臺輔機的調整運行,許多工作是結合分部試運行階段的調試完成的。該項工作一般由安裝單位負責完成。SNCR脫硝系統(tǒng)初次運行調試2分部試運行分部試運行是指按系統(tǒng)對其動力、電力、熱控等所有設備進行的調整試運,該項工作一般由調試單位負責完成。脫硝裝置分部試運是檢驗設備及工程安裝質量的一個不可缺少的動態(tài)試驗過程,是整套啟動前的重要工序,必須嚴格管理才能達到預期的效果。工藝系統(tǒng)分系統(tǒng)試運包括下列系統(tǒng):①尿素溶液配置、存儲系統(tǒng);②稀釋水系統(tǒng);③計量、分配系統(tǒng);④噴射器系統(tǒng);⑤儀表風、工廠風系統(tǒng)。SNCR脫硝系統(tǒng)初次運行調試3脫硝裝置整套啟動試運行熱態(tài)調試(噴水和尿素溶液調試)冷態(tài)調試(帶水或空氣調試)試運行、系統(tǒng)優(yōu)化整套啟動試運行SNCR脫硝系統(tǒng)初次運行調試3脫硝裝置整套啟動試運行(1)冷態(tài)調試以水和空氣為介質的整機調試。調試的目的是使脫硝整套系統(tǒng)在不向爐內噴尿素的情況下,按照整套啟動順序,各系統(tǒng)投入運行,各控制和保護裝置自動投入運行。完成系統(tǒng)密封檢查后,按照煙氣流量狀態(tài)下的運行參數(shù)進行整套裝置的調試和模擬試運行。SNCR脫硝系統(tǒng)初次運行調試3脫硝裝置整套啟動試運行(2)熱態(tài)調試和試運行熱態(tài)調試和試運行,即向鍋爐內噴尿素溶液帶負荷調試/試運行。熱態(tài)試運行的原則是先手動后程序啟停。先噴水運行后噴尿素溶液運行。先調整尿素制備輸送系統(tǒng)后調整其他系統(tǒng)。先作鍋爐高負荷試驗后作鍋爐低負荷試驗。SNCR脫硝系統(tǒng)初次運行調試3脫硝裝置整套啟動試運行(3)系統(tǒng)優(yōu)化系統(tǒng)優(yōu)化主要包括:運行參數(shù)、控制參數(shù)和設備運行方式優(yōu)化;鍋爐按照相應的變負荷方式運行,測試脫硝系統(tǒng)各運行數(shù)據(jù)和性能參數(shù)。脫硝系統(tǒng)優(yōu)化的條件:①系統(tǒng)優(yōu)化期間鍋爐機組運行穩(wěn)定,應盡量保持煙氣參數(shù)穩(wěn)定;②脫硝裝置運行穩(wěn)定。SNCR脫硝系統(tǒng)初次運行調試3脫硝裝置整套啟動試運行(3)系統(tǒng)優(yōu)化控制參數(shù)優(yōu)化運行參數(shù)優(yōu)化設備運行方式優(yōu)化系統(tǒng)運行優(yōu)化運行工況的優(yōu)化是在設備工作性能范圍內和系統(tǒng)安全運行的前提下進行的。SNCR脫硝系統(tǒng)初次運行調試1脫硝系統(tǒng)啟動前的檢查SNCR脫硝系統(tǒng)日常運行操作和維護尿素溶液泵的啟動準備工作噴槍投運前的準備工作系統(tǒng)投運前的檢查準備稀釋水泵的啟動準備工作啟動前的檢查(1)系統(tǒng)投運前的檢查準備①檢查系統(tǒng)溶液管道和蒸汽管道,無破損,不外漏,蒸汽管道保溫良好;②測量儀表正常無故障,閥門開關/調節(jié)靈活,所有設備正常,設備操作控制置于遠方控制;③待投運噴槍前的尿素手動閥和蒸汽閥打開;④泵類(尿素泵、稀釋泵等)設備狀態(tài)(絕緣合格)全面良好;⑤尿素溶液儲罐狀態(tài)良好,內存有合格的尿素溶液,液位不低于600mm。1脫硝系統(tǒng)啟動前的檢查SNCR脫硝系統(tǒng)日常運行操作和維護(1)系統(tǒng)投運前的檢查準備⑥PLC柜供電正常,給待運行設備及閥門(平時運行必須保持送電的設備及閥門尿素泵、稀釋泵、蒸汽門、PLC控制柜、操作臺、二次回路、NH3儀表、照明)供電;⑦PLC控制系統(tǒng)運行正常,能實現(xiàn)遠程設備操作,所有數(shù)據(jù)顯示正確;⑧CRT、控制室保持適溫干爽,空調機常開“自動”,電源來自照明總開關;⑨確保所有電機都已受電且試運正常,相關系統(tǒng)防雷接地設施完好;⑩管道系統(tǒng)中,確保在法蘭和連接處沒有松動,每個閥門都可以打開或關閉。1脫硝系統(tǒng)啟動前的檢查SNCR脫硝系統(tǒng)日常運行操作和維護1脫硝系統(tǒng)啟動前的檢查SNCR脫硝系統(tǒng)日常運行操作和維護(2)尿素溶液泵的啟動準備工作

①兩個尿素溶液泵狀態(tài)良好;②待運尿素溶液儲罐的出口閥門全開;③開啟出料閥門的尿素溶液儲罐液位高于600mm(假設值,根據(jù)工程需要確定);④待開啟尿素溶液泵的進口手動閥全開(出口手動門需等泵啟動后才緩慢打開。

1脫硝系統(tǒng)啟動前的檢查SNCR脫硝系統(tǒng)日常運行操作和維護(2)尿素溶液泵的啟動準備工作

⑤全關尿素溶液管電動(流量)調整閥,全關尿素溶液穩(wěn)壓回路電動(壓力)調整閥,待運尿素溶液儲罐旁路罐頂入口手動球閥全開;⑥爐前噴射系統(tǒng)的手動截止閥門全開;⑦爐前噴射系統(tǒng)的一次放水門和二次放水門(排污門)全關;⑧關閉稀釋水電動調壓閥和其后的手動球閥。1脫硝系統(tǒng)啟動前的檢查SNCR脫硝系統(tǒng)日常運行操作和維護(3)稀釋水泵的啟動準備工作

①兩個稀釋水泵狀態(tài)良好;