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不均匀喷氨系统在SNCR+SCR耦合脱硝技术中的应用

北极星环保网来源:发电设备 梁存敬等2019/5/21 11:33:51我要投稿
所属行业: 大气治理  关键词:喷氨系统 烟气脱硝技术 SNCR脱硝

(2)对于旧型锅炉未预留SCR反应器安装空间的锅炉非常适用。一些旧锅炉设计时未考虑脱硝装置,且锅炉与电除尘之间未预留SCR催化剂安装空间,无法布置SCR烟道,改造非常困难且成本高昂,采用SNCR+SCR耦合脱硝技术可解决无安装空间的难题。

(3)对环境保护重点的电厂锅炉非常适用。一些靠近城市或重点环境保护区的电厂锅炉脱硝为考虑环境安全不允许使用液氨;另外一些电厂场地较小,氨站作为重大危险源安全距离要求高,不具备建设氨站的条件。SNCR+SCR耦合脱硝采用无污染、安全的尿素作为还原剂,因而具有非常明显的优势。

(4)SNCR反应整个过程没有压力损失,不需提高引风机压头,特别是改造机组无需对引风机进行更换,可大幅降低成本。

2.2SNCR+SCR耦合脱硝技术的不足

(1)由于SNCR喷枪喷入的尿素溶液对锅炉受热面存在腐蚀问题,一般只能布置在锅炉炉膛前墙或侧墙,存在烟气NOx与氨分布严重不均匀问题。

(2)SNCR脱硝系统运行中氨逃逸较高,低温空气预热器、低温省煤器、电除尘内部易发生严重的积灰,影响到锅炉接带高负荷;由于低温省煤器积灰,烟气形成走廊造成磨损,国内许多采用SNCR+SCR耦合脱硝技术的锅炉机组已出现过多起低温省煤器磨损、泄漏、停炉事故。

3不均匀喷氨系统的应用

3.1问题分析

由于SNCR合适的温度区域内有大量的受热面管束,SNCR喷枪只能以布置在前墙为主,而且布置在前墙的喷枪还要对其雾化距离做到比较严格的控制。雾化距离太长,尿素溶液雾化颗粒将会喷到屏式过热器管束,长期将会腐蚀爆管;控制雾化距离,尿素溶液雾化颗粒与烟气的混合均匀性必定受到影响。

图2为SNCR+SCR耦合脱硝还原剂NH3的分布模拟结果。

QQ截图20190521112233.jpg

图2 SNCR+SCR耦合脱硝还原剂NH3的分布模拟结果

图3是 SCR入口截面NH3分布,分布均匀度为1.2,其中X表示物理模型中烟道的水平方向尺寸,垂直于主气流;Z表示物理模型中烟道的深度方向尺寸。

QQ截图20190521112227.jpg

图3 SCR入口截面NH3分布

从图2和图3可以看出:由于SNCR喷枪位置布置所限,导致SCR入口氨分布严重不均,烟道后墙处氨逃逸过大。要解决均匀性问题,只能通过将部分尿素溶液制成氨气通过喷氨格栅补入尾部烟道,还原剂NH3分布少的前烟道多补入氨气,后烟道多的不补或少补已达到SCR入口NH3分布均匀的目的,即结合纯SCR脱硝的优点,在现SCR上部增加喷氨格栅,通过局部补氨的方式改善SNCR带来的不均[3]。通过加装SCR备用层催化剂,结合SNCR反应多余的氨与喷氨格栅梯度式不均匀补氨共同作用为脱硝系统提效,从而实现脱硝的超低排放。

3.2制氨方式

3.2.1尿素制氨方式

该机组由于地理位置及设备布置不具备建氨站条件,因此选用尿素制氨。目前主要的尿素制氨方式有热解和水解两种。尿素热解:在尿素热解炉中喷入尿素溶液雾化颗粒,利用热稀释风加热至350~650℃使其分解为氨气和二氧化碳。

热稀释风一般采用电加热或燃料加热方式目前新出现了抽取锅炉尾部烟气加热的方式。尿素水解:50%尿素溶液在150~170℃、0.5~1MPa下发生水解,水解首先产生一种氨基甲酸铵的亚稳定态物质,氨基甲酸铵极不稳定,会继续水解生成氨气和二氧化碳[4]。

延伸阅读:

燃煤电站尿素水解脱硝系统优化调整

电厂尿素热解和水解工艺研究

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