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电厂锅炉SCR烟气脱硝系统设计优化

北极星环保网来源:《电力设备》作者:张莹莹2017/6/24 9:20:51我要投稿
所属行业: 大气治理  关键词:烟气脱硝 SCR技术 SCR工艺

北极星环保网讯:摘要:近些年,经济发展迅猛,我国大型火力燃煤电厂大量兴建,无论是国家环保机构,还是各发电集团都越来越重视发电厂的烟气脱硫处理。氮氧化物包括N2O、NO、NO2、N2O3、N2O4、N2O5等,但对大气造成污染的主要是NO、NO2和N2O。在燃烧过程中产生的氮氧化物主要是NO和NO2-被统称为NOx,还有一定量的N2O。在绝大多数燃烧方式中,产生的NO占90%以上。

关键字:电厂,化学烟雾

现阶段我国发电厂大多以燃煤发电为主,文章结合现有火电厂SCR烟气脱硝的系统的工作重点,介绍了一种火电厂的SCR烟气脱硝系统。文章对火电厂的SCR烟气脱硝系统结构做了简要的介绍,分析了监控系统的结构特点,然后简单讨论了脱硫与脱硝技术的特点,指出为降低设备投资和运行成本,简化工艺,消除二次污染,增加企业效益,适合提出一种火电厂烟气一体化脱硫脱硝系统及方法。

1火电厂的SCR烟气脱硝系统结构介绍

火电厂的SCR烟气脱硝系统,包括锅炉和省煤器,所述锅炉的出口连接有省煤器,所述省煤器的出口连接脱硝器,所述脱硝器连接空预器,所述空预器的出口通过除尘器连接脱硫装置,所述脱硫装置的出口连接烟囱;所述空预器的空冷入口上连接有送风机,所述空预器的空冷出口连接至锅炉;所述省煤器与脱硝器间的管路上连接有液氨存储及卸料系统、以及监控系统。

2SCR基本原理

SCR法以氨气为还原物,以氨储罐、盛放催化剂的容器以及还原剂为主要的反应装置。烟气中氮氧化物是重要的大气污染物之一,其主要组成成分是一氧化氮和二氧化氮,其中一氧化氮的比例最大,可达93%,因此脱硝反应通常都是以一氧化氮、氨气还有氧气为反应物,生成氮气和水。

除了以上主要反应以外,还会产生一些有害物质,烟气中的二氧化硫、氨和氧气反应生成硫酸铵等有害物质。催化剂在这些反应中可以起到提高活性、加快反应速度的作用,尤其是对于一氧化氮的还原反应有着非常明显的作用;来自烟气的氧气在这些反应中起到很大的作用,整个反应都需要有氧气源源不断地供应才能维持反应持续进行。

SCR技术中想要保证反映的顺利进行,就必须要将SCR区域温度控制在290~430℃,温度过高过低都不可以,过低会导致反应物硫酸铵产生结晶现象,进而覆盖在催化剂表面,降低催化剂的活性,而温度过高则会造成催化剂高温烧结进而失活,降低脱硝效率。

3工艺流程

SCR工艺系统流程主要由贮氨、混氨、喷氨、反应塔(催化剂)系统、烟道及控制系统等组成。液氨由汽车运至液氨储罐储藏,无水液氨的储存压力取决于储罐的温度(例如20℃时压力为1MPa),液氨经过蒸发器加热为氨气,再通过减压阀进入氨气缓冲罐,稀释风机通过氨气混合器与氨气成一定比例混合,其作用一是稀释氨气,二是增加反应器处氧含量。经稀释的氨气通过喷氨系统中喷嘴进入到烟道格栅中,与原烟气混合,在催化剂作用下,烟气中的氮氧化物与氨气发生化学反应。

4SCR法脱硝反应塔布置方案

4.1高温高飞尘烟气段布置

由于反应塔布置在空气预热器和省煤器之间,这样就可以轻松地将烟气反应温度控制在300~400℃,有利于大部分反应的顺利进行,这样安置还有利于节省燃料,因为烟气的温度早已经达到反应温度,不需要进行二次加热,就可获得好的氮氧化物净化效果。

因此,这种烟气布置方法具有初期投资低、技术成熟、能够获得较为理想的反应效果的优点,在新建电力供应企业中得到很广泛的应用;这种反应塔的布置方法除了有上述优点之外,还具有一些不可忽视的缺点:高温烟气由于飞尘含量相较于其他种类烟气较高.

这就加大了烟气和催化剂之间的摩擦力,使得催化剂颗粒表面更容易受到破坏和磨损,还会加大催化剂被飞尘以及反应物颗粒覆盖的可能,引起催化剂表面透气孔的阻塞,除此之外,飞尘中含有的有害物质如K、Na、Ca、Si、As等,易造成催化剂失去活力,丧失其原有的功能及作用。通过催化剂的硬化、吹灰器的安装、催化剂的及时清理等可以降低上述情况发生的可能。

4.2高温低飞尘烟气段布置

对于这种温度较高但飞尘含量较低的烟气适宜布置在反应塔中除尘器和空气预热器之间,这样的烟气布置方法能够保证烟气的高温度,并且烟气粉尘含量大大减少,可以降低飞尘对于催化剂的磨损及消耗,还会大大减少飞尘中有害物质对于催化剂的毒害作用,这些都是相较于高温高飞尘烟气比较优势的地方.

但是高温低飞尘的烟气中飞尘含量虽然降低了,但是包含了更多的硫氧化物,并且飞尘直径及数量的减少使其更容易造成催化剂表面孔径的堵塞,从而使催化剂表面的粉尘更难清理,换热效率大大降低,影响脱硝反应的顺利进行。因此,对于相关工作人员在进行SCR法脱硝反应塔布置时,必须做好高温低飞尘烟气段布置,大大提高换热效率,进而能够有效确保脱硝反应的顺利进行。

2.3低温低飞尘烟气段布置

和上述高温高飞尘烟气以及高温低飞尘烟气的布置不同,低温低飞尘烟气段的布置的反应塔要安装在脱硫系统以及空气加热器之后,由于这种烟气的温度较低且飞尘含量不高,硫氧化物的含量处在一个极低的数值,催化剂不易遭到大量的磨损和破坏,表面的孔径也不会轻易堵塞,保证了催化剂作用的正常发挥,使其的活性及寿命都得到很好的延续,因此可以选择表面孔径较小的催化剂作为反应的催化物质.

但要注意的是一定要选择比表面积相对较大的催化剂,另外,这样还可以保证烟气运输更加流畅,加快了烟气运输的速度,提高了烟气运输效率,因此,使用较少的催化剂就会达到一个比较好的催化效果,从一定程度上降低了电力供应企业对于催化剂的资金投入,从而降低了企业的运营成本,为获取更多的利益奠定了一定的基础;

除了上述优点之外,这种反应塔的布置方法还有如下缺点:由于烟气温度不是很高,在烟气进入反应塔之后温度一般都是在45~65℃之间,离烟气脱硝反应需要的温度还差很远,需要使用价格高昂的气体加热器对低温烟气进行二次加热,气体加热器的运行需要大量的燃料维持,对于那些新建或者是整修的火电厂来说是一笔不小的投资,想要维持设备的运行还需要很多后续资金的投入.

另外,还需要专业的维修人员对该设备进行日常维修,雇佣这些专业人才又需要很多的费用,这都是新兴的火电厂难以支付的庞大支出,即便能够付出这些费用,对于火电厂未来的发展也是极为不利的。

5结束语

现阶段我国发电厂大多以燃煤发电为主,文章介绍了一种火电厂的SCR烟气脱硝系统。可对各个系统进行精确有效的控制,使火电厂烟气SCR脱硝系统安全、稳定、高效的运行,降低NOx排放的措施,以达到国家的排放标准,同时减少NOx的排污费,避免烟气再加热消耗能量,节约了所需能量,降低了生产成本,适合推广应用。

参考文献:

[1]马忠云.燃煤锅炉烟气脱硝(SCR法)工艺及特性[J].节能与环保,2015(2).

[2]石磊.燃煤锅炉SCR法烟气脱硝技术[J].锅炉技术,2015(2).

[3]卢晔.火电厂的SCR烟气脱硝系统[P].四川:CN104289104A,2015.

延伸阅读:

燃煤电厂烟气超低排放中的脱硝设计优化探讨

2016燃煤电厂烟气脱硝机组容量数据

燃煤电厂600MW机组烟气脱硝系统的总体设计

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