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全负荷SCR脱硝技术分析及研究

北极星环保网来源:《科技视界》苏晖2017/3/3 10:36:42我要投稿
所属行业: 大气治理  关键词:脱硝技术 SCR SCR反应器

北极星环保网讯:随着国家环保的日益严格,国华公司提出污染物“近零排放”的要求,为了满足低负荷时氮氧化物排放满足环保要求,需要对现有SCR脱硝进行全负荷SCR脱硝改造。本文首先对脱硝原理和低负荷时SCR脱硝系统由于烟温低不能投运进行解释,接着分别对SCR脱硝进行全负荷SCR改造的四种方案(增加省煤器烟气旁路、增加省煤器工质旁路、省煤器采取分组布置、低负荷时提高给水温度)进行阐述和对比,给出每种方案的优、劣,为全负荷SCR改造提供依据。

全负荷SCR脱硝技术;省煤器烟气旁路;省煤器工质旁路;省煤器分组布置;给水温度

随着我国经济的飞速发展,能源消耗逐年增加,随之而来环境问题日益凸显。国家对污染物的排放日趋严格,以氮氧化为为例,2003年国家排放限值为450mg/m3,到2011年排放限值下降至100mg/m3。国华公司积极响应国家号召,在各电厂开展“高品质绿色发电计划”,要求2017年前现役机组污染物排放浓度要全部优于国家特别排放标准,平均排放浓度要达到限值的60%,达到“近零排放”,其中氮氧化物排放浓度要达到50mg/m3。

我厂现采用SCR脱硝技术进行脱硝,但现有SCR脱硝技术在锅炉低负荷时不能投运,不能满足国华环保要求,这就需要把现有SCR脱硝改造成全负荷SCR脱硝。

1 脱硝原理

烟气中的氮氧化物被氨气还原成氮气和水,氮氧化物被脱除的化学式为:

4NO + 4NH3 + O2 →4N2 + 6H2O

6NO + 4NH3 →5N2 + 6H2O

2NO2 + 4NH3 + O2 →3N2 + 6H2O

6NO2 + 8NH3 →7N2 + 12H2O

NO + NO2 + 2NH3 →2N2 + 3H2

除上述催化还原反应外,当温度等条件改变时,还可能发生以下副反应:

4NH3 + 3O2 →2N2 + 6H2O

4NH3 + 5O2 →4NO + 6H2O

2NH3 →N2 + 3H2

SO3 + 2NH3 + H2O →(NH4) 2SO4

SO3 + NH3 + H2O →NH4HSO4

SCR反应器中的烟气温度一般设计要求为320℃~420℃之间,因为当烟气温度位于340℃~380℃之间时,催化剂活性物的活性最高,催化还原反应效率最高。省煤器后空预器前的烟气温度正好满足此区间,这也是SCR布置于此的原因。

当烟气温度低于320℃时,用于反应的氨气会和烟气中的SO3反应生成硫酸铵和硫酸氢铵,此时铵盐会对催化剂活性物微孔进行堵塞和加速对催化剂的磨损,降低催化剂的活性;对于火电厂燃煤机组而言,由于烟气中飞灰的含量比较高,此时硫酸氢铵会在147℃~207℃温度范围内时呈现为液态,液态的硫酸氢铵是一种“鼻涕状”粘性、强腐蚀性的物质,空预器冷端的温度正好在此温度区间,硫酸氢铵会粘附在空预器的冷端并且会粘住大量烟气中的飞灰造成空预器堵塞,一般脱硝改造时要同时改造空预器,空预器的冷端一般采用搪瓷组件,搪瓷组件可以有效防止低温腐蚀,并且搪瓷表面比较顺滑,不易粘污其他物质,即使粘污也易于吹灰器清扫。

综上所述,当进入SCR反应器中的烟气温度低于320℃时,SCR脱硝必须退出运行,禁止喷氨。当温度高于420℃,特别是烟气温度高于450℃时,副反应会发生,NH3会被氧化成NO,造成还原反应无法进行,并且高温烟气还会对催化剂造成烧结,大大降低催化剂的寿命。

2 全负荷SCR脱硝技术

SCR反应器中的烟气温度一般设计要求为320℃~420℃之间,这就有一定的局限性,当机组在低负荷运行时,SCR反应器中的烟气温度很难达到320℃,这就导致脱硝系统不能投运。但随着环保要求的日益提高,需要全天候的脱硝,此时就需要对SCR脱硝技术进行升级,全负荷SCR技术应运而生。

全负荷SCR脱硝技术一般分为两类:(1)催化剂改造为低温催化剂,使得催化剂能够满足低负荷时烟气温度的运行要求。(2)提高进入SCR烟气的温度,控制机组在任意负荷下反应器中烟气温度均在320℃~420℃之间。现在低温催化剂技术尚在实验室阶段,未能工程应用,只能采用低负荷时提高烟气温度的方法,采取的改造方案主要有以下几种:(1)增加省煤器烟气旁路(2)增加省煤器工质旁路(3)省煤器采取分组布置(4)低负荷时提高给水的温度。

延伸阅读:

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