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燃煤电厂锅炉选择性催化还原脱硝技术简述

北极星节能环保网来源:《电力设备》作者:吴美珍2017/3/21 9:57:51我要投稿
所属行业: 大气治理  关键词:脱硝技术 SCR 脱硝工艺

北极星节能环保网讯:摘要:当前,环境污染已经成为了阻碍国家以及社会长远发展的一个主要因素,作为环境污染的一个重要表现形式,大气污染必须要得到重视,这样才能最大程度的践行可持续发展战略,以使我国能够得到更加长远的进步。火电厂锅炉烟气中含有氮氧化物,这是导致大气污染的主要物质之一,因此,如果烟气没有经过处理便被排放到大气中,必定会造成环境污染。烟气同时脱硝技术的应用对于解决上述问题具有较好的效果,因此有必要对其进行分析和探讨。

脱硝技术

关键词:脱硝控制;选择性催化还原;

1对脱硝技术进行分类

针对火电厂中对NO控制的技术主要分为两类,一种是在燃烧的过程中对炉内氮氧化物控制的技术,主要的特点是控制在燃烧过程中NO的生成,包括对炉型及设计参数的选择、运行的调整技术,除此还有对控制燃烧过程中所生成的燃烧型、热力型及快速型三种机理的氮氧化物;还有一种是燃烧后的控制技术,也就是烟气脱硝技术,主要的特点就是把烟气所生成的NO固定成为氮气。炉内的氮氧化物控制技术一般是以降低锅炉热力效率为代价,其中炉后的烟气脱硝技术中的选择性催化还原法,效率比较高,是一种比较有潜力的脱硝技术。

2炉内脱硝技术的生成

对于NO生成主要有两种机理,炉内的脱硝技术也可以分为两种类型。第一类,是对炉内燃烧的温度降低,这样可以减少热力型NO的生成;第二类,是营造煤粉着火区域的还原性气氛以减少燃料型的NO生成,在具体的应用上,经常会出现两种技术综合的情况,既可以降低燃烧的温度,也可以降低着火区域的氧气浓度。

用改变燃烧条件的办法,来对NO的排放进行降低,统称为低NO燃烧技术。低NO燃烧技术主要包括低氧的燃烧、分级的燃烧及延期的再循环。任何一种NO燃烧技术都会涉及到炉膛燃烧的安全方面的问题,所以低NO燃烧技术存在着一定的局限性,主要是可以降低NO的排放浓度。在对循环流化床燃烧的技术中,把煤和脱硫剂一起送入增压的流化床内燃烧,实践可以证明,在流化床悬浮时段喷入氨,可以使NO的排放量进行有效的降低。

3选择性催化还原脱硝技术介绍

炉内的低氮燃烧技术比较局限性,为了可以使NO进一步的降低排放,就需对燃烧后的烟气进行脱硝处理。目前烟气脱硝工艺大致的可以分为干法、半干法及湿法三大类。其中干法中的选择性催化还原法在火电厂中是比较流行及比较成熟的。

选择性催化还原法脱硝技术,是在加入催化剂的条件,使用碳氧化合物作为还原剂,把烟气中的NO还原成为氮气和水;在反应温度时要控制在300℃-450℃,脱硝的概率将会达到70%-90%。这种技术比较成熟可靠,在全球的范围内特别是发达的国家中应用比较广泛。

选择性催化还原法脱硝反应属于氧化还原反应,所以要遵循氧化还原机理。在选择性催化还原法脱硝系统中,影响选择性还原法脱硝的过程中最主要的参数是烟气的流速、氧气的浓度、水蒸气的浓度及催化剂和烟气的温度等。

3.1烟气的流速

在选择性催化还原法脱硝技术最关键的参数是烟气的流速,是烟气在催化剂容积内停留时间的尺度,在一定的程度上决定反应物是否完全是反应,也对反应器催化剂的骨架冲刷和烟气的沿程阻力有着一定的影响,这就要设计出合理的烟气流速来对气体充分混合反应。

3.2氧气的浓度

选择性催化还原法脱硝技术在反应中需要氧气的参与,当氧气的浓度值增加,催化剂性能提升到渐近值,但氧气的浓度不宜过高,一般需要控制在2%-3%。

3.3水蒸气的浓度

水蒸气的浓度不断增加会使催化剂的性能不断的下降,催化剂失效不利于选择性催化还原脱硝技术的系统运行,要对此进行有效的控制。

3.4、SCR脱硝技术

在众多的脱硝技术中,选择性催化还原法(SCR)是脱硝效率最高,最为成熟的脱硝技术。在日本、欧洲、美国目前约有300套装置,我国随着生态文明建设的要求,电厂锅炉使用SCR方法已成为目前脱硝比较成熟的主流技术。

3.4.1、SCR法烟气脱硝原理

在催化剂作用下,向温度约280℃~420℃的烟气中喷人氨,将N0还原成N2和氮氧化物。由于该反应没有产生副产物,并且装置结构简单,适合于处理大量的烟气。

3.4.2、SCR烟气脱硝工艺的影响因素

催化剂、温度环境及空气流速无疑是SCR设计的三要素;当前流行的成熟催化剂有蜂窝式、波纹状和平板式等。当前各种催化剂活性成分大部分为WO3和V2O5。如果反应区温度太低,催化剂的活性降低,脱硝效率下降,则达不到脱硝的效果。

催化剂按温度分为三类:高温催化剂345℃~590℃、中温催化剂260℃~380℃及低温催化剂80℃~300℃。目前,国内外SCR系统大多采用高温催化剂,反应温度在315℃~400℃。除了温度的影响,空气流速对催化剂性能的影响也是重中之重,烟气在SCR反应塔中的空塔速度是SCR的一个关键设计参数,烟气体积流量与SCR反应塔中催化剂体积比值,反映了烟气在SCR反应塔内的滞留时间的长短。烟气的空塔速度越大,其停留时间越短。一般SCR的脱硝效率将随烟气空塔速度的增大而降低。

另外,根据锅炉烟气中的粉尘浓度大小,SCR布置可设计为高粉尘浓度的及低粉尘浓度的,这两种工艺特点将影响到工程的技术路线及造价,如何选择设计是影响脱硝效率及设备可靠性的主要因素。

4结论

选择性催化剂还原技术对烟气NOx控制效果十分显著、技术较为成熟,目前已成为世界上火电厂应用最多、最有成效的一种烟气脱硝技术。

参考文献

[1]杨飏.中小型锅炉烟气脱硫(FGD)的技术路线[J].中国环保产业,2009(8):19-27.

[2]张海伦.中小锅炉脱硫工艺探讨[J].节能与环保,2000(5):13-14.

[3]陈行滨.中国燃煤电站锅炉燃烧前脱硫技术分析[J].福建能源开发与节约,2002(1):44-46.

[4]苏保玲.pH值控制在中小型锅炉烟气湿法脱硫中的应用研究[D].山东大学,2007.

《电力设备》2016年第24期 福建华电可门发电有限公司 作者:吴美珍

延伸阅读:

有关燃煤电站的锅炉烟气脱硝SCR法分析

SCR烟气脱硝尿素热解炉前烟气加热器技术研究

燃煤电厂灵活调峰宽温差SCR脱硝催化剂以及超低排放技术

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