SNCR脱硝工艺——氨水

一、SNCR工艺介绍1、概述　SNCR脱硝—选择性非催化还原脱硝技术，是烟气NOx的末端处理技术，是把含有氨基的还原剂（尿素或氨水）在不使用催化剂的前提下均匀喷入锅炉温度范围为850℃～1250℃的区域，选择性的把烟气中的NOx还原为N2和H2O，以达到减排NOx的目的。通常与低氮燃烧结合以达到较高的脱硝效率。　　采用氨水作为还原剂的主要化学反应为：4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O4NH3+2NO2+O2→4N2+H2O　　采用尿素作为还原剂的主要化学反应为：2CO(NH2)2+4NO+O2→4N2+2CO2+4H2O6CO(NH2)2+8NO2+O2→10N2+6CO2+12H2O2、主要影响因素1）温度范围NOx的还原反应发生在一特定的温度范围内（最佳的反应温度区间850℃～1250℃）。若温度过低，NH3的反应不完全，容易造成NH3逃逸形成二次污染；而温度过高（1400℃以上），NH3则容易被氧化为NOx。可见温度过高或过低都会导致还原剂的损失和NOx脱除率下降。2）反应剂和烟气混合的程度　　还原剂与烟气的混合程度决定了反应的进程和速度，还原剂和烟气在锅炉内是边混合边反应，混合的效果直接决定了脱硝效率的高低。SNCR脱硝效率低的主要原因之一就是混合问题，例如，局部的NOx浓度过高，不能被还原剂还原，导致脱硝效率低；局部的NOx浓度过低，还原剂未全部发生氧化反应，导致还原剂利用率低还增加氨逃逸。因此，还原剂与烟气的混合程度的充分与否，直接影响脱硝效果。3）溶液停留的时间　溶液停留（化学反应）时间：合适的温度范围内反应物在反应器内停留的总时间。在此时间内，NH3或尿素等还原剂与烟气的混合、水的蒸发、还原剂的分解和NOx的还原等步骤须全部完成，一般要求时间为0.3~0.5s。而雾化状态的氨在锅炉的停留时间长短取决于锅炉烟道的尺寸、烟气流经烟道的速度、溶液雾化状况、雾场与烟气混合的形式等因素。4）氨氮比（NSR）　　即反应中氨基与NO的摩尔比值，按照SNCR反应，还原1molNO需要1mol氨或0.5mol尿素，但实际中还原剂的量要比这个量大，因为实际反应比较复杂，且气体混合不均匀，要达到较好的脱硝效果就必须增大还原剂量。随着氨氮比的增加脱硝效率增加，氨逃逸也会增加，成本升高，目前锅炉SNCR的经济NSR一般控制在1.2-1.5左右。。5）其他因素　另外，烟气中氧含量、初始NOx的含量，还原剂类型和状态等都会影响脱硝效率的高低。3、SNCR脱硝后影响　　　　1）对发电工艺无影响；2）排烟量略微增加，基本不增加风机负荷；3）水分蒸发导致锅炉排烟量增加0.3%~0.6%，燃煤量略微增加；4）氨逃逸很微量，不会影响设备正常运行。　　1）投资成本低，不使用催化剂，运行费用低，有很大的经济优势。　　2）不需要对锅炉进行结构性改造，建设周期短。　　3）对锅炉和生产工艺基本无不良影响，改造使用后无需调整其他设备的运行。　　4）与SCR相比不产生液体或固体废料。5）适合我国现有低吨位循环流化床锅炉改造，脱硝效率约为60%～85%。4、SNCR优点二、SNCR-EE脱硝的应用　1、电厂　　中小型火电厂煤粉炉炉膛面积小，喷枪雾场可以喷射到炉膛中心，最大面积的对烟气进行覆盖，实践证明SNCR-EE技术脱硝效率达40%-70%。循环或鼓泡流化床锅炉炉膛出口温度与SNCR反应温度吻合，不会出现NH3氧化问题，且出口截面积小，雾场覆盖率达可90%，实践证明SNCR-EE脱硝系统脱硝效率达60%-90%。　2、水泥厂　　SNCR是目前公认的最成熟有效的水泥脱硝方式，脱硝率达50%~85%。水泥烟气粉尘浓度太大，易造成催化剂阻塞，不适用SCR，其他如低氮燃烧器、分级燃烧等方式、脱硝效率太低，单独使用不能满足环保要求。　3、玻璃窑炉　　玻璃窑炉指玻璃制造中用于熔制玻璃配合料的热工设备，其烟气中有大量的NOX，因此必须对设备生产过程中产生的烟气进行脱硝处理。四、SNCR脱硝工艺还原剂--氨水1、SNCR脱硝工艺流程—氨水　氨水罐车送来质量浓度20%-25%的氨水，用卸氨泵或者罐车自带泵打到氨水储罐，氨水储罐储存的氨水可供系统连续运行5~7天，为了满足雾场覆盖的需求，保证喷枪射流动量，需要喷入比较多的溶液，所以需要将氨水进行一定的稀释，氨水罐的氨水和来自清水水箱的清水通过加压泵加压后再经静态混合器（或混合罐）均匀混合，氨水被稀释成8%-15%的浓度，然后再通过管路送到喷枪，氨水经过喷枪的雾化后喷射到锅炉内进行脱氮氧化物反应。根据氨水还原反应的要求，在锅炉水平烟道处合适温度位置开孔安装喷枪，如果安装位置烟气温度低于800℃，脱硝效率低，喷入的氨大部分发生其他反应，高于1400℃，还原剂反被氧化为NOx，达不到还原的目的。同时为了保证还原剂的还原效果，喷头的还原剂浓度和喷入量可进行自动和手动调节。　系统根据烟气分析仪的参数来实时的改变氨水和清水的流量，一方面保证良好的雾化，一方面保证经济合理的还原剂喷量，水泵流量由变频器控制水泵的频率来实现，做到无级调节流量，整套系统的控制可以现场自动控制，现场手动控制和中控远程控制。2、氨水脱硝系统工艺流程模块图电厂氨水脱硝系统水泥厂氨水脱硝系统3、SNCR-EE-A型（氨水）系统组成　　1）氨水储存系统；2）清水储存系统；3）卸氨模块；4）加压系统；5）稀释计量系统；6）雾化喷射系统；7）气体稳压模块和自动控制系统。1）氨水储存系统　　该部分包括存储罐、卸氨泵及配套的管路阀门、压力变送器、液位计等。　　氨水存储系统安装在钢结构厂棚内。厂棚内部固定安装一个卧式氨水储罐，储罐容积可保证设备连续5~7天。储罐顶部设有压力保护开关和呼吸阀，另外设有液位计、压力变送器等。氨水罐车运来质量浓度20%～25%的氨水，经卸氨泵打入储罐内。卸氨泵处设有自来水紧急冲洗装置，用于在卸氨过程中泄露的氨水做冲洗处理。　　厂房设置围堰，保证将氨水泄露时的危害降到最低，达到国家安全生产等级标准。在本套系统中，氨水储罐使用不锈钢制作，保证系统安全稳定运行，氨水属于易挥发物质，储罐必须采用密封结构，防止氨气泄露造成对周围环境的污染，储罐上方设置气压监测装置和氨挥发处理装置以及进气装置，保证储罐的安全。　　由于20%浓度的氨水溶液的结晶温度在-36℃，对氨水罐本身而言无需做防冻保温措施。只需采取必要的遮阴、防晒处理。氨水管路均采取保温措施。厂房内醒目位置安放相应提示牌，包括脱硝操作规程、安全注意事项、紧急情况预处理等。2）清水储存系统　　此部分包括两个水箱、冲洗设备及配套的管路阀门、液位计等。　　两个水箱一个用于系统运行过程对氨水溶液进行稀释，保证喷枪有足够的射流动量，达到更好的脱硝效率。同时，该水箱还负责吸收来自氨水储罐挥发的氨气，储罐内由于氨水挥发导致罐内压力升高到预设值，氨气吸收管路上的安全阀打开，通过稀释水对氨气进行吸收，快速降低氨水储罐内压力，保证系统正常运行。　另一水箱为整个系统、工作区提供清洁用水。用于设备管路的冲洗，冲洗装置的用水。　两清水罐均采用碳钢材质，水罐及管路均采取保温措施。3）加压计量系统　　该部分主要由氨水加压泵、清水加压泵，混合模块、冲洗模块、循环模块、测量仪表和相应的管路阀门等组成。　　加压泵对氨水和清水进行加压、然后通过混合器混合均匀，输送至喷射系统。　　　　加压计量系统作为整套系统的重要部分，其上重要设备水泵、电动阀、流量计和压力变送器均采用优质产品，保证设备正常运行。氨水的稀释通过静态混合器来完成，氨水管路中20%的氨水和清水管路的清水进入混合模块，静态混合，稀释到喷射所需的浓度，最终通过管路被输送到喷射位置。　冲洗模块在系统停用检修时，对管路进行冲洗，防止残留在管路中的氨水溢出对人员环境造成影响，保证设备使用安全及延长设备使用寿命。4）喷射雾化系统　　溶液喷射雾化系统是整个系统的关键部分。喷枪选用我公司自主研发的SNCE-SE喷枪。SE系列脱硝专用喷枪材质选用特种耐高温材质，还原剂通过喷枪前端的雾化喷嘴雾化，形成30-100μm左右的小颗粒，喷入锅炉，与NOx发生还原反应。　　气路通过我公司研制的气路稳压模块保证喷枪雾化效果。喷枪安装在锅炉水平烟道合适温度处，此处氮氧化物已经完全形成，能够达到更好的脱硝效果。喷枪用软管与氨水和压缩空气管路连接，在锅炉外壁360度均匀布置，全方位对NOx进行捕捉，保证脱硝效率。5）自动控制系统　　我公司技术人员，研发的脱硝专用自动控制系统由由控制柜和现场测量仪表组成，是整个系统的核心。“PLC+触摸屏”的人机对话界面，操作简单方便。控制系统根据采集的相关信号，控制、调节各个设备的运行，实现高效脱硝。　　控制系统核心元器件采用ABB、西门子、施耐德等产品，操控简洁方便，响应迅速，反应灵敏，外围器件采用施耐德电气设备，质量可靠，性能稳定，安全性高。　　控制方式有现场自动控制、现场手动控制、中控自动控制、中控手动控制，方便各个工况下的操作。系统设有必要的报警，比如液位报警、流量报警、变频故障报警、压力报警等，保证系统能安全稳定的运行。