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升膜蒸发器在氨法脱硝中应用

北极星环保网来源:发酵环保化工知识圈2018/5/17 8:52:20我要投稿
  关键词:脱硝技术 SCR 升膜蒸发器

北极星环保网讯:目前能够充当脱硝还原剂的物质有:液氨、氨水、尿素、碳铵等,但这些物质无法直接与NOX反应,必须经汽化或分解成氨气,如:液氨、氨水加热汽化,碳铵、尿素加热分解或水解。

有些物质加热分解或水解的条件比较苛刻,如:尿素需在160℃以上开始分解,350℃以上才能完全分解成氨气,通常需要把尿素热解炉中的热空气用电加热器加热到650℃以上,才能确保尿素在短时间内完全分解。尿素水解时,也需要用180℃以上的饱和蒸汽,液氨汽化也需要140℃以上的饱和蒸汽,这些技术路线都需要高品位的电或较高品位的蒸汽,且液氨罐为重大凶险源,液氨罐、液氨蒸发器、尿素热解、尿素水解器都属于压力容器,必须执行压力容器、压力管道设计规范。

氨水虽可直接通过双介质喷嘴喷到SNCR装置的适当位置,但在液体雾化过程中,喷枪有时存在雾化不足现象,部分液滴会向下滴落或上飘到水冷壁上,引起水冷壁管道腐蚀穿孔、停炉检修,这种现象在SNCR脱硝装置上已有报导。本文提出了以除尘器后脱硫前125℃左右的热烟气做热源,用升膜蒸发器做氨水蒸发器,论述了其在氨法脱硝装置上应用的可行性、优势,并进行了经济分析。

1基本原理

升膜蒸发器是化工装置上十分常用的单元设备,图1是氨水升膜蒸发器基本原理图,氨水走管内、热烟气走管间,氨水从升膜蒸发器一端封头进入,沿管内与管间的热烟气换热,氨水升温、蒸发、汽化,并从升膜蒸发器另一端封头排出。

某电厂1×135MW机组烟气为例,采用SCR脱硝技术,分别采用氨水升膜蒸发器汽化(方案1)、尿素水解(方案2)、尿素热解(方案3)三种制氨气方案,进行投资和运行成本对比,因液氨罐为重大危险源,许多电厂已经不再使用液氨制氨气,不参与比较。烟气参数见表1。

2硝主要设备参数

由表2看出,氨水升膜式蒸发器制氨气系统设备较少,且为常压化工设备。

投资成本比较

经核算,三种制氨气方案投资成本对比见下表3。由表3看出,方案3投资成本最低,且主要费用为氨水蒸发器;方案2方案投资成本最高,且主要费用为尿素水解罐,方案1投资成本与方案3相近。另经核算,氨水升膜式蒸发器、空气换热器的面积受热烟气温度影响较大,温度越低,面积越大,当温度低于110℃时,设备投资成本已与方案2接近,失去投资成本的优势。

运行费用比较

经核算,三种制氨气方案消耗定额及直接运行成本见表4。

由表4看出,方案1制氨气运行成本较其它两种方案要低一些,是方案2的67%、方案3的65%左右,其主要差异体现在蒸汽和电耗上,且方案1利用的是除尘器后的低品质废热,还具有降低脱硫系统工艺水消耗的作用,因三种方案都采用DCSW集中控制,人力资源成本差别不大,故未列入比较。

结论

(1)除尘器后脱硫前的热烟气,可以作为氨水升膜蒸发器的热源,有效利用低品位废热。热烟气温度对氨水升膜式蒸发器、空气换热器的面积影响较大,对设备投资的影响较大。

(2)从安全方面看,氨水升膜式蒸发器不需要尿素热解炉、尿素水解罐等压力容器,其安全性较高;从运营成本看,氨水升膜式蒸发器的运营成本比尿素热解炉、尿素水解具有较大的优势。

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