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氨水蒸发器在SCR脱硝装置上的运用

北极星环保网来源:《中国环保产业》作者:曾连辉2017/8/11 10:52:43我要投稿

氨水蒸汽蒸发器本体:设计有下部蒸发器区和上部缓冲区,蒸发器区完成氨水换热、蒸发,内部设置有列管式换热管;缓冲区对氨气混合气起到稳压、缓冲作用,并对冷凝液进行导流回收。

主要控制点:蒸发器出口氨气混合气压力、温度,蒸发器氨水液位、氨水温度、压力等。调节进口低压饱和蒸汽的投加量,控制出口氨气混合气压力及温度;调节进口氨水投加量,控制蒸发器内氨水液位恒定,保证蒸发器有足够的蒸发面积。

运用实例:安徽金源热电有限公司2×220t/h煤粉锅炉烟气脱硝工程,设计烟气量28万Nm3/h(标干),初始NOx浓度650mg/Nm3(标干,以NO2计),要求脱硝效率≥85%,NOx排放浓度≤100mg/Nm3(标干,以NO2计),氨逃逸率≤2.5mg/Nm3,SO2氧化成SO3的转化率控制在1%以内,年运行8000小时。采用SCR脱硝工艺2层催化剂布置,不设备用层,SCR反应器采用独立钢架支撑,布置在锅炉高温省煤器与高温空预器之间。

该工程共设计2台氨水蒸汽蒸发器,1用1备,单台蒸发器供2台SCR反应器使用,采用母管制供应。

单台蒸发器的主要设计参数:蒸发量(20%氨水)700kg/h,全蒸发;进氨压力0.4MPa;进氨温度为常温;出氨气/水蒸汽混合气压力0.2MPa;出氨气/水蒸汽混合气温度>125℃(饱和温度);加热蒸汽0.5MPa,152℃饱和蒸汽;低压电源380V/220V,50Hz;仪表用电DC24V,AC220V。

工程投入稳定运行后,蒸发器缓冲区压力控制在0.2MPa左右,温度在123℃,2#锅炉氨/空气混合器前氨气压力0.159MPa,温度115.9℃,当锅炉满负荷运行时,NOx初始浓度753mg/Nm3,排放NOx浓度74mg/Nm3,脱硝效率90.1%,氨消耗量351kg/h(以20%氨水计),各项指标均达到或优于设计值,运行情况良好。

3.2氨水热风蒸发器

引出锅炉上级空预器后二次热风,温度约在150℃~350℃(视不同锅炉而定),增压至7~9kPa,进入氨水热风蒸发器,氨水通过双流体喷枪,喷射进入氨水热风蒸发器雾化,与热风混合、蒸发,蒸发后输送至SCR反应器进行脱硝反应。工艺流程示意图见图2。

SCR脱硝

图2氨水热风蒸发器工艺流程示意图

该蒸发器系统主要包括氨水的计量分配、氨水喷射雾化、蒸发器本体、热风加压系统等,首先20%氨水由罐区通过氨水输送泵送至氨水计量分配模块,经过计量调配后进入氨喷射系统,经压缩空气雾化、喷射进入氨蒸发器本体,与增压后的热风,在蒸发器内混合、蒸发,变成氨气/空气/水蒸汽的混合气送至SCR反应器。

主要控制点:氨水流量、氨水喷射压力、压缩空气喷射压力、进口热风流量、进口热风压力、进口热风温度、出口热风温度、出口热风压力等。

运用实例:福建三明青山纸业股份有限公司110t/h煤粉锅炉烟气脱硝工程,设计烟气量14.5万Nm3/h(标干),初始NOx浓度900mg/Nm3(标干,以NO2计),要求脱硝效率≥90%,NOx排放浓度≤100mg/Nm3(标干,以NO2计),氨逃逸率≤3ppm,SO2氧化成SO3的转化率小于1%,年运行8000小时。采用SCR脱硝工艺,“2+1”层催化剂布置,SCR反应器采用独立钢架支撑,布置在锅炉上级空预器与下级省煤器之间。

该工程共设计1台氨水热风蒸发器,对应1台SCR反应器。蒸发器主要设计参数为:蒸发量(20%氨水):250kg/h,全蒸发;氨喷射压力0.3~0.4MPa;雾化空气压力0.3~0.4MPa;氨温度为常温;进口热风温度340℃;进口热风压力9kPa(加压后);进口热风流量1500Nm3/h;出口氨气/空气/水蒸汽混合气温度:67℃~70℃;出口氨气/空气/水蒸汽混合气压力7~8kPa。蒸发器投入运行后,各项指标均达到或优于设计值,运行情况稳定良好。

4氨水蒸发器比较

对两种氨水蒸发器设计选型及实际运用的简单比较,见下表。

SCR脱硝

通过下表比较可以看出,采用氨水蒸汽蒸发器不受锅炉二次风的限制,但其一次投资和运行成本相对较高,且涉及氨气混合气的输送。而采用氨水热风蒸发器需考虑锅炉二次风的余量和温度,可能会对锅炉的正常使用造成影响。涉及具体项目的选型,需对上述要点进行具体分析,最终确定合理的蒸发型式。

5总结

两种氨水蒸发器,即氨水蒸汽蒸发器和氨水热风蒸发器,均有实际工程运用,通过对运用情况及设计选型的分析,两种蒸发器的适应条件不同,需综合考虑一次投资、运行成本、对锅炉的影响等,做出合理的判断分析,最终确定理想的蒸发型式。

延伸阅读:

SCR脱硝技术氨逃逸率高的原因及治理

SCR反应器入口速度与氨分布不均匀性对脱硝性能的影响

全负荷脱硝氨逃逸率与SO3转化率的变化

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