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高效SNCR脱硝技术

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发布时间:
2019/01/22
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【摘要】:
一、技术背景近年来,随着国内经济的快速发展,氮氧化物(NOx)污染物的排放量迅速增加,严重污染了生态环境,已成为制约社会经济发展的重要因素之一。氮氧化物的主要来源是火力发电、机动车排放和工业锅炉炉窑排放,其中火电厂因其排放量大且相对集中、较其他分散源容易控制,成为国家控制NOx排放的首选目标。我国先后五次颁布实施有关火电厂大气污染物的排放标准,对燃煤电站NOx的排放控制标准要求越来越严格。山东中天

一、技术背景

近年来,随着国内经济的快速发展,氮氧化物(NOx)污染物的排放量迅速增加,严重污染了生态环境,已成为制约社会经济发展的重要因素之一。氮氧化物的主要来源是火力发电、机动车排放和工业锅炉炉窑排放,其中火电厂因其排放量大且相对集中、较其他分散源容易控制,成为国家控制NOx排放的首选目标。我国先后五次颁布实施有关火电厂大气污染物的排放标准,对燃煤电站NOx的排放控制标准要求越来越严格。

山东中天科技工程有限公司一直致力于环保科技工程的研发推广,公司引进了德国先进的烟气SNCR脱硝技术,能够高效的脱除烟气中的氮氧化物。

二、技术简介

选择性非催化氧化还原法(Selective Non-Catalytic Reduction, SNCR)脱硝技术是在没有催化剂存在的条件下,利用还原剂将烟气中的NOX还原为无害的氮气和水的一种脱硝方法。该工艺是把含NHx基的还原剂(如氨、尿素),喷入炉膛温度为800~1100℃的区域,该还原剂迅速分解成NH3并与烟气中的NOx进行还原反应生成N2和H2O。该方法以膛炉为反应器,可通过对锅炉进行改造实现。

以氨水、尿素为还原剂的主要反应:

4NH3 + 4NO + O2 = 4N2 + 6H2O

CO(NH2)2 + 2NO + 1/2O2= N2 + CO2 + 2H2O

传统的SNCR未经过建模分析,对于炉内喷枪设置比较简单、单一,无法满足保证脱硝效率的同时完成氨逃逸的控制。

公司引进国外先进脱硝技术,对流体进行建模分析,从而选择最优的炉内脱硝解决方案。公司认真负责对待每一个项目,在工程开车、试车前,做充分的前期工作。第一步,对炉内负荷性能、燃油(燃煤)情况、负荷温度及氮氧化物含量进行分析;第二步,应用流体动力学软件CFD(Computational Fluid Dynamics)对锅炉内流体进行力学、化工动力学建模及建立喷射模型;第三步,进行模拟实验,生成化学动力学为基础的温度分布图,基于CKM判断喷枪的位置,初步判断喷枪的注入结果;第四步,分析喷射的预期性能,对喷射位置图解,并根据要求所需要的喷枪类型,完成整个反应的模拟、分析、预测过程。CFD软件的应用在很大程度上替代了耗资巨大的流体动力学实验设备,对反应的进行,喷枪的安装、喷射等具有重要的指导意义。

三、工艺流程图

图1为结合CFD软件模拟的SNCR流程图

工艺主要分为三个模块(1)还原试剂的配制模块;(2)还原剂的输送、计量模块(3)还原剂的分配模块。还原剂通过配制、计量、分配后通过喷枪注入到适合的炉膛位置,并与氮氧化物进行反应。通过测量尾气的氨逃逸量及氮氧化物含量调节还原剂的注入量。通过SNCR烟气脱硝法脱除氮氧化物,可使氮氧化物减少50%-70%。

五、工程实例

山东中天科技工程有限公司从国外引进先进脱硝技术,并应用于实际生产过程,取得了良好脱硝效果。

现以《山西平陆80万吨/年氧化铝项目热电装置2×220t/h循环流化床锅炉烟气净化系统-脱硝装置》项目为例对脱硝技术及脱硝成果简述。

本项目热电装置工程建设规模为2×220t/h高温高压循环流化床锅炉,为氧化铝生产工艺提供电力和蒸汽。锅炉烟气脱硝装置采用SNCR烟气脱硝,脱硝公用系统设备按2台炉考虑,并预留扩建2台炉扩建位置。

SNCR技术的工艺设计包括对锅炉改造前进行基础工况测试,采用三维计算流体力学对该锅炉改造前进行燃烧模拟,比较模拟结果与基础工况测试数据以校正燃烧模型参数,以及模拟脱硝综合改造对炉内流场和燃烧状况的影响以指导SNCR喷枪的布置。数值模拟确认了脱销效果最优的SNCR温度窗口(950-1050℃)位置,及4~ 6支SNCR喷枪的布置方案,喷枪设置三层,共16套。性能测试结果显示如表:

单台220t/h锅炉性能表

中天科技