A. 氨法脱硫工艺存在的问题及解决办法(什么是氨法脱硫工艺)
氨法脱硫是利用气氨或氨水做为吸收剂,气液在脱硫塔内逆流接触,脱除烟气中的SO2。
氨是一种良好的碱性吸收剂,从吸收化学机理上分析,二氧化硫的吸收是酸碱中和反应,吸收剂碱性越强,越有利于吸收,氨的碱性强于钙基吸收剂;而且从吸收物理机理分析,钙基吸收剂吸收二氧化硫是一种气固反应,反应速率慢,反应不完全,吸收剂利用率低,需要大量的设备和能耗进行磨细、雾化、循环等以提高吸收剂利用率,设备庞大、系统复杂、能耗高;氨吸收烟气中的二氧化硫是气液反应,反应速率快,反应完全、吸收剂利用效率高,可以做到很高的脱硫效率。同时相对于钙基脱硫工艺来说系统简单、设备体积小、能耗低。
脱硫副产品硫酸铵是一种农用废料,销售收入能降低一部分成本。就吸收SO2而言,氨是一种比任何钙基吸收剂都理想的脱硫吸收剂,就技术流程可知,整个脱硫系统的脱硫原料是氨和水,脱硫产品是固体硫铵,过程不产生新的废气、废水和废渣,既回收了硫资源,又不产生二次污染。
1、氨蒸发系统
液氨由储罐出来经蒸发变为气氨,气氨进入储罐,供中和吸收系统使用。
2、吸收系统
烟气进入吸收塔,经过下部喷淋的含氨母液和浮化层含氨母液充分吸收,反应后,达标排放,母液循环使用,氨气通过控制加入,母液循环到一定浓度,部分移入高倍中和槽,循环槽补充低浓度母液或清水继续吸收。
3、中和系统
母液打入中和槽后,根据比重、母液温度情况决定何时通氨母液温度适合时通氨,通入氨后定时测PH值和中和温度。根据中和温度控制通氨量,达到终点后,待溶液温度降下后通知包装工离料出产品,并取样,交化验进行质量检定。
4、循环水系统
因为母液吸收和中和过程均有热量,为了移走热量,在循环槽内和中和槽内均加装冷却管束,用循环水移走多余热量,热水经冷却塔降温后循环使用。
氨法脱硫工艺主要由脱硫洗涤系统、浓缩系统、烟气系统、氨贮存系统、硫酸铵生产系统(若非氨-硫铵法则是于其工艺相对应的副产物制造系统)、电气自动控制系统等组成。
锅炉排出的烟气通过引风机增压后进入FGD系统,引风机用来克服整个FGD系统的压降。烟道上设有挡板系统,以便于FGD系统正常运行或旁路运行,不考虑增设脱硫增压风机。烟气通过引风机后,进入脱硫塔。
吸收塔分为三个区域:分别为吸收区、浆池区和除雾区,烟气向上通过脱硫塔,从脱硫塔内喷淋管组喷出的悬浮液滴向下降落,烟气与氨/硫酸铵浆液液滴逆流接触,发生传质与吸收反应,以脱除烟气中的SO2、SO3。脱硫后的烟气经除雾器去除烟气中夹带的液滴后,从顶部离开脱硫塔,通过原烟道进入烟囱排放。脱硫塔下部浆池中的氨/硫酸铵浆液由循环泵循环送至浆液喷雾系统的喷嘴,产生细小的液滴沿脱硫塔横截面均匀向下喷淋。SO2和SO3与浆液中的氨反应,生成亚硫酸铵和硫酸铵。
在脱硫塔浆池中鼓入空气,将生成的亚硫酸铵氧化成硫酸铵,由于充分利用了烟气中的热量,使得脱硫塔中的水蒸气过饱和而析出硫酸铵结晶,硫酸铵浆液经过旋流器的脱水提浓厚再进入离心机进一步脱水,最后经干燥后得到硫酸铵产品。
整个脱硫系统的脱硫原料是氨和水,脱硫产品是固体硫铵,过程不产生新的废气、废水和废渣。既回收了硫资源,又不产生二次污染。 其主要技术特点如下:
1)单塔设计,有效降低成本,节约空间;
2)空塔喷淋,降低系统压降,节约电能;
3)大循环量,增大液气比来弥补因浓度上升,脱硫效率下降的缺点,保证脱硫效率;
4)烟气喷淋降温技术,使烟气温度尽快达到氨法脱硫的最佳温度,增加脱硫效率,从而尽量降低塔本身的高度;
5)烟气直排工艺,彻底解决了原烟囱腐蚀的问题,降低了烟气加热的设备投资,运行成本和维修成本;
6)改进搅拌方式,降低成本,增强氨法脱硫技术的市场竞争力;
7)硫酸铵回收系统采用新工艺,根本上解决了传统硫酸铵回收;
8)整个过程中不产生废水、废气、废渣,无二次污染;
9)工艺与石灰石-石膏类似,但副产品是以硫酸铵的形式出现的,而硫酸铵是重要的化肥产品,它的工艺符合循环经济的原则。
1、氨逃逸
这里所述的氨逃逸专指气态氨随烟气排出脱硫装置的现象。在氨法脱硫工程中,通常造成氨逃逸的主要原因是脱硫循环液中游离氨含量高。氨是极易挥发的物质,常温常压下氨是气体。所以在氨法脱硫的工程中需要将氨的浓度和温度降到尽量低。脱硫所需要的氨是由脱除烟气中的二氧化硫的量所决定的,所以为了使吸收液中氨的浓度降低,只能加大吸收液的循环量,同时,吸收液温度降低。
另外,亚硫酸铵氧化率低也是造成氨逃逸严重的另一个原因。脱硫生成的亚硫酸铵是不稳定的化合物,如果不及时氧化成稳定的硫酸铵,容易分解成二氧化硫和氨,造成排放烟气中二氧化硫升高同时氨逃逸加剧。
2、气溶胶
在氨法脱硫方法中,所谓气溶胶是指气态酸性氧化物在一定条件下与气态氨反应,生成相应的极细的铵盐固体微粒,如同烟尘漂浮在气体中。根据生成气溶胶氧化物的酸性程度,可以分为弱酸性气溶胶和强酸性气溶胶,主要是亚硫酸铵和硫酸铵。
氨法脱硫的工程越来越多,规模越来越大,人们注意到所谓的“白烟”问题,主要是气溶胶的原因。在气态氨和水存在的条件下与烟气中的二氧化硫和三氧化硫反应生成了硫酸铵和亚硫酸铵固体微粒,不容易除去。
石灰石-石膏法脱硫工程中也出现了气溶胶问题,尤其是安装了脱硝装置的工程,会出现“蓝烟”、“黄烟”现象。不过这种气溶胶是硫酸酸雾,与硫酸铵气溶胶有区别。
1、选择合理的液气比
氨逃逸和气溶胶的形成与液气比关系密切,从抑制气溶胶的角度考虑,选择较大的液气比可以将液相游离氨含量控制的很低,也使气相氨的含量很低,这样就抑制了气溶胶的生成。美国Marsulex公司主张液气比在10以上,这是经过长期研究的结论,应该具有很高的参考价值。目前国内氨法脱硫液气比取5—10。
2、氨水浓度
避免脱硫过程中生成气溶胶的措施是将脱硫区域气态氨含量降低,由气液平衡得知,氨水的浓度降低可以有效的降低气态氨的浓度。一般工业上氨浓度控制在10%—20%。
3、设置氨回收段
在脱硫塔吸收段上方设置一个氨回收段,对于减少氨逃逸有一定效果。喷淋水会与上升的脱硫后烟气逆向接触,烟气中的氨被喷淋水吸收。脱硫塔吸收段与氨回收段之间由横断塔体的隔板隔开,隔板上装有升气帽。喷淋水清洗后下落到隔板上方,经管道流回喷淋罐。冲洗后的水可以作为脱硫塔补充水落入塔循环浆液,而喷淋水用新鲜水补充,以此降低氨浓度。
4、脱硫塔进口喷水
脱硫塔烟气进口区域或者进口烟道布置水喷淋设施,三氧化硫等强酸性氧化物都是极易溶于水的,喷水可以使这些氧化物迅速溶于水,从而避免气溶胶的产生。
5、脱硫塔出口高效除尘除雾装置
经过脱硫的烟气含有大量雾滴,雾滴由浆液液滴、凝结液滴和尘颗粒组成,当这部分烟气进入高效除尘除雾器,高效除尘除雾器筒内加设的气旋板使脱硫气旋转起来,在气旋器上方形成气液两相的剧烈旋转及扰动,从而使得烟气中的小液滴、粉尘颗粒、气溶胶等微小颗粒物相互碰撞团聚凝聚成大液滴,其与气旋筒壁碰撞,并被气旋筒壁捕获吸收,捕获的液滴进入多级气旋设置的一个桶内,脱硫后的烟气可以达到国家标准直排。
B. 氨逃逸率计算方法
是光明啊! ! !
1,引起了很多转氨酶略高的原因,如感冒,发烧,饮料,胃肠功能紊乱,休息不好等,不能被认定为一个单一的转氨酶略有肝炎,暂时不用药,调整作息时间保证充足的睡眠,一个月肝功能复查; 2,多蘑菇减肥食品,如木耳,香菇,蘑菇等,能提高人体免疫力,鱼类含有丰富的蛋白质且易消化,多吃新鲜蔬菜和水果增加VC的含量,不吸烟,不饮酒,减少负担肝; 3,少的食物也不要吃油炸,腌制,过于油腻及辛辣刺激性的食物,以清淡饮食为宜,不要有心理负担,面对一切以博大的胸怀。以上是供参考,祝你快乐,健康!
C. 电厂低温省煤器烟道堵塞怎样处理
低温省煤器可大幅度降低排烟温度,回收烟气热量,降低机组热耗,节约煤耗,与湿法脱硫配合节水效果显着。低温省煤器作为降低纯凝火力发电厂发电煤耗的一个重要方法,近年来越来越受到业内的广泛关注。当环境评价对烟气排尘浓度有特别严格的要求时,常规静电除尘器在某些特殊地区已不能满足环保标准要求或将不能满足环保标准发展的要求,这样就需要采取更加完备的除尘设施。
一般来说解决的方法有:
采用布袋或电袋除尘器,在湿法脱硫后增设湿式除尘器,采用湿式电除尘器或增设湿式电场,采用低低温电除尘。其中采用低低温电除尘器可以实现与低温省煤器的有效配合,为在除尘器前烟道装设低温省煤器创造了条件。结合某公司动力站460蒸吨/小时煤粉炉新增低低温省煤器和电场高频电源进行除尘,对低低温省煤器和电除尘器堵灰原因进行分析和提出解决措施。项目概况某公司动力站有6台460蒸吨/小时煤粉炉,正常情况下5开l备,主要排放废气为锅炉烟气。烟气处理设施有6套SCR脱硝、6套电除尘和2套石灰石湿法脱硫,其中脱硫装置为3台锅炉对应1套脱硫,烟气通过SCR脱硝去除氮氧化物、电除尘去除烟尘、石灰石湿法脱硫去除二氧化硫后排放。因目前当地执行烟气特别排放限值,目前烟尘排放指标不能满足特别排放限值要求,正在进行干式静电除尘器改造方案确定为低温省煤器+3电场高频电源+1电场脉冲电源改造,改造后干式静电除尘器出口烟尘浓度不大于25mg/Nm3,经脱硫后烟囱出口烟尘浓度不大于20mg/Nm3。2015年12月29日低温省煤器+电除尘改造系统投运试车。2016年2月16日6#炉因低温省煤器及电除尘内部积灰被迫停炉。
2.出现的问题
2.1低低温省煤器发生严重堵塞
低低温省煤器投运初期,运行阻力在400Pa左右,随后运行阻力逐渐上升,在2月10号由于炉膛呈正压无法正常工作而停炉,最终检查是由于低低温省煤器发生严重堵塞导致系统阻力增大所致。检查现场发现:鳍片之间的粉尘堵塞程度由进口端(热端)向出口端(冷端)逐渐增加,冷端堵塞最为严重;低温省煤器A侧堵塞较B侧堵塞较轻,粉尘遇水后产生较大的氨气味道,检修人员无法进入设备内部。
2.2电除尘器发生严重堵塞
2016年2月18日检查电除尘器内部状况,发现阴极线“包灰”严重,阳极板表面积灰较厚,且均难以通过机械振打将积灰清除下来。另外电除尘器内部氨气味道较大,尤其是在低低温省煤器进行蒸汽吹灰器吹灰效果检修试验的时候,由于高温蒸汽中含有一定的水汽出现较多氨气,使检修人员无法进入后续电除尘器内部进行检修在电除尘器做高压水冲洗试验时,也出现了较大味道的氨水味道。
3.低低温省煤器及电除尘器发生堵塞的原因分析
3.1氨逃逸高是造成此次堵塞的最主要原因
3 .1.1氨逃逸高的危害。脱硝造成的氨逃逸过高,会加速硫酸氢铵的生成,且液态的硫酸氢铵是一种粘性很强的物质,当硫酸氢铵以液体形式在物体表面聚集或以液滴形式分散于烟气中,会粘结烟气中飞灰,同时粘附在设备表面,造成沉积。低低温省煤器入口烟气温度目前在150 0C左右,生成固态硫酸氢铵较少,较少发生堵塞问题,当烟温继续下降时,硫酸氢铵的生成增加,液相增加并开始凝固,从而造成低低温省煤器鳍片间粉尘堵塞由前向后逐渐加剧。
3.1.2产生氨逃逸过高的原因。(1)脱硝喷氨格栅出现较多堵塞导致喷氨浓度不均匀。检查6号炉喷氨格栅,发现喷氨格栅上方堆积了较厚的粉尘,部分喷氨格栅上的喷氨孔堵塞。主要原因是本项目锅炉经常启停,停炉后稀释风机停运,导致喷嘴堵塞。由于喷氯孔堵塞造成喷氨烟道端面的喷氨量不均匀,从而导致催化剂端面通过的氨量不均匀,造成氨逃逸增加。(2)脱硝催化剂出现积灰堵塞。检查脱硝催化剂时发现两层催化剂均有部分积灰,尤其是下层催化剂积灰达到整个催化剂端面的1/4面积,被积灰堵塞的催化剂就失去了催化还原作用。同时,催化剂上方的起吊梁上堆积较多的粉尘,部分粉尘会随着粉尘量的增加而落到催化剂上表面,造成催化剂上表面有不均匀的积灰现象。从催化剂的上方积灰位置看,主要集中在烟道的西侧,与低低温省煤器的B侧为同一侧,这也验证了为何低低温省煤器B侧较A侧堵塞更严重的原因。由于B侧位置的积灰较多,通过B侧低低温省煤器的烟气量减少,烟气流速越低,越易出现粉尘沉积而堵塞。(3)脱硝催化剂的活性下降导致氨逃逸增加。脱硝催化剂的活性会随着运行时间而逐渐下降,使氨逃逸量逐渐增加。目前脱硝装置运行已两年多(设计三年进行更换),催化剂的活性下降应该较多,烟气中NOx与氨反应不完全,使尾部烟气中氨含量较高。(4) NOx排放值控制过低导致喷氨量增加。原脱硝NOx排放设计值为lOOmg/Nm3,而目前控制值在50mg/Nm3,左右,增加了氨气的喷入量,在催化剂体积不变的情况下,造成氨逃逸增加。
3.2吹灰的蒸汽中含有水量较大是造成此次堵塞的次要原因
蒸汽吹灰器的疏水失效,会造成吹灰的蒸汽中水分增加,吹出的水分粘附到粉尘表面,含有水分的烟尘随烟气向出口端流动,而造成低低温省煤器堵塞逐渐由进气端向出气端加剧。由于6#炉的低低温省煤器蒸汽吹灰所用蒸汽为6#锅炉高温蒸汽,蒸汽压力为1.8-2.OMPa,蒸汽温度为350℃左右。此次停炉后就不再产生蒸汽,为检验蒸汽吹灰器的吹灰效果,临时从5#炉引入蒸汽温度为300'C(现场实测约150'C左右),蒸汽压力为1.3MPa的蒸汽进行试验。从试验吹灰效果看,蒸汽吹灰器运行正常,但所吹蒸汽中含有较多的水汽,工作几分钟后低低温省煤器底板出现积水,并造成氨气味道急剧增加,检修人员无法在后续电除尘器内部工作。蒸汽中的积水会造成烟气中的粉尘变粘,进而发生堵塞。由于蒸汽吹灰的频次为每班一次,最多的时候为每班三次,每次吹灰为5 - 10分钟,即使出现疏水不良而使烟气中水量变大,能够将后续低低温省煤器和电除尘器出现如此大的积灰可能性不大。因此,我们将蒸汽疏水效果不好归为产生堵塞的次要原因。
3.3锅炉点火燃用油的不完全燃烧是产生堵塞的次要原因
6#炉在锅炉点火时用柴油点火,其油枪为机械雾化,雾化粒陉大,造成柴油的较多不完全燃烧,不完全燃烧的油粘附到粉尘上或低低温省煤器鳍片管、电除尘器阴阳极表面,会造成一定程度的盼尘粘结,从而助推了此次堵塞的速度。
4.低低温省煤器及电除尘器发生堵塞解决措施
4.1氨逃逸过高解决办法
(1)清除喷氨格栅积灰,调整喷氨均匀性。将喷氨格栅上方,以及喷氨孔内部的积灰清除,使喷氨格栅能够正常喷氨;在6#炉授运期间调整各个喷氨支管的喷氨量,确保喷氨格栅端面喷氨量均匀。(2)清除脱硝催化剂积灰。将催化剂上方的积灰清除,并用压缩空气将催化剂孔内堵塞的积灰吹出,使堵塞的催化剂恢复催化还原功能。(3)规范运行,提高NOx排放控制值,减少喷氨量,严格控制氨逃逸。(4)建议增加一层脱硝催化剂。针对目前催化剂活性下降,建议在脱硝反应器备用层增加一层催化剂,催化剂的用量约60rr13,从而从根本上解决氨逃逸过高的问题,保证后续的低低温省煤器可以长期稳定运行。喷氨量的减少,也可以降低脱硝运行成本。
4.2吹灰问题解决办法
(1)原蒸汽吹灰器采用机械疏水阀进行疏水,有可能会造成疏水效果不佳。现增加一只电动疏水阀,在进行蒸汽吹灰之前自动打开电动疏水阀,将蒸汽管道内的水汽排出,减少吹灰时蒸汽中的含水量。(2)完善蒸汽吹灰管线外保温。确保吹灰器运行过程中蒸汽压力、温度在1.8-2.OMPa,运行过程中维持吹灰管道压力、温度恒定,以减少吹灰管线凝液量。(3)低低温省煤器增加声波吹灰器,采用声波和蒸汽协同吹灰方式。声波吹灰器覆盖范围为10米,在正常工作时主要以声波吹灰为主,蒸汽吹灰可根据实际情况采用每天1-2次吹灰,减少蒸汽的吹入量,避免堵塞。
4.3锅炉点火燃用油的不完全燃烧解决办法
采用预涂灰方式,在锅炉点火前,停运低低温省煤器及电除尘器,在低低温省煤器前端加入粉煤灰,通过风机负压将粉煤灰附到低低温省煤器和电除尘器阴阳极表面,避免油污与设备表面接触,再通过吹灰器和振打装置油污粉尘清除下来。
4.4其他解决办法
(1)采用高压水枪冲洗,将当前低低温省煤器及电除尘器积灰冲洗下来。(2)完善开车方案,减少低温操作。将原来的开车方案进行优化,原则是提高开机时的水温、烟温。(3)适当提高低低温省煤器出口烟温。将低低温省煤器出口烟温暂时控制在120'C,待氨逃逸问题彻底解决后再适当下调整低低温省煤器的出口烟温。低温省煤器改造节能效果显着,但低温省煤器运行时产生低温腐蚀、泄漏、积灰等问题是否能彻底解决还需时间的验证,但只要在设计和安装中采取了瞄要措施,辅之运行中正确的调整、准确的判断,停机后必要的检查验证再采取补充措施,保证低温省煤器的长期安全运行,取得良好的经济效益。
D. 氨逃逸数值一般在多少合理
氨逃逸在线监测系统机组正常运行时,氨逃逸在0~1.0mg/m3之间,一般集中在0.3~0.8区间晃动,偶尔有超出1.0甚至2.0的数值,也是正常的数据漂移。
氨逃逸是指在脱硝反应塔出口烟气中存在着没有参与反应氨的现象叫氨逃逸。其实就是氨喷多了,与氮氧化物反应过剩的部分随着烟气流向脱硫塔,除尘器,然后由烟囱排除。
一般用于电厂脱硝,硝即为氮氧化物,用尿素或者液度氨作为反应素与氮氧化物反应,生成氮气和水,此时,在脱硝装问置中药控制喷氨量,喷少了达不到脱硝的效果,达不到环保局得标准。喷多了,不仅会导致总排污口(烟囱)直接排出氨气NH3,造成大气的二次污染;而且不同行业对氨逃逸的标准都是不一样,比如河北省近期对以下几个行业氨逃逸做出以下标准:
化工水泥行业标准限值为:8mg/m3
锅炉大气污染排放标准限值为:采用SCR脱硝工艺或SNCR-SCR联合脱硝工艺氨逃逸为2.3mg/m3,
采用SNCR脱硝工艺氨逃逸控制指标为7.6mg/m3。
平板玻璃工业标准限值为:1.0mg/m3
氨逃逸还会与烟气中SO2反应生成具有强腐蚀性硫酸氢铵和硫酸铵,会造成脱硫塔,除尘设备,堵塞催化剂层,烟气流量等一系列不良反应或产生其他对工况不利的衍生品。对企业来说是巨大损失,氨的内成本也很高。
可参考的标准HJ 563—2010、HJ 2001—2018相关指标。
E. 湿电装置对氨法脱硫后的氨逃逸有去除效果吗
执行《氨法烟气脱硫工程通用技术规范》(HJ 2001—2018)标准。氨法脱硫液中烟筒排出的烟气所夹带的氨水挥发逸出气态氨,与烟气中未脱除的二氧化硫通过气相反应生成亚硫酸铵、亚硫酸氢铵、硫酸铵等组分形成气溶胶。该项气溶胶组成决定于二氧化硫/氨的比值、温度及烟气中的水分和氧量,烟气的二氧化硫及氨气越多气溶胶形成越严重。
氨水吸收烟气中二氧化硫后脱硫液滴被高温烟气携带出,由于蒸发作用析出亚硫酸铵固体结晶形成气溶胶。
排出烟气中氨与二氧化硫形成重要途径是脱硫反应生成的亚硫酸铵的分解,亚硫酸铵分解为氨和二氧化硫的温度要大于70℃的条件下才能进行:同时在碱性环境中亚硫酸铵也易分解。
(5)氨逃逸率高的原因有哪些扩展阅读
吸收塔中吸收液与170℃的烟气交换热量后的温度为85℃,现在可将此循环液可通过水水换热器进行换热降温,保证循环液温度降至55℃。这样一来当循环液再次回到吸收塔内时可维持吸收液一直维持在不高于85℃,进而控制氨水的挥发量降到最低。
在冷却吸收液加装换热器方面吸收塔内反应后的循环吸收液属于自流流入循环池,这样的话如果在循环液水泵前加装换热器会产生换热系数太低、管壁易结垢等问题,进而还会影响循环水量以及循环水泵的大小选型。经过各方面论证之后决定可把换热器加装在循环吸收液泵的出口。这样的话不仅可以加强换热还可以相应的防止换热器管壁结垢。
总而言之,氨法脱硫可选择在循环泵出口加装换热器把吸收液由85℃降至55℃之后喷入吸收塔,进而控制了氨法脱硫中氨逃逸浓度。
参考资料来源:知网—氨逃逸
参考资料来源:网络—氨法脱硫法
F. 锅炉低负荷脱硝喷氨量大的原因
首先检查烟温,是否较脱硝催化剂常规投运温区即320-420偏低,这种情况下脱硝催化剂活性降低,氨逃逸率升高,导致喷氨量增大。同时因为氨氮摩尔比一般设定为定值,低负荷时氮氧化物生成量比高负荷要低,但因为反应效率原因,也会导致喷氨增大。
G. 求助低温焦化烟气脱硝技术,现在烟气温度为250
没啥影响的。氨气的量占比很小,温度高低对脱硝系统温度影响微乎其微
1. 脱硝工艺的简介
有关NOX的控制方法从燃料的生命周期的三个阶段入手,限燃烧前、燃烧中和燃烧后。当前,燃烧前脱硝的研究很少,几乎所有的脱硝都集中在燃烧中和燃烧后的NOX的控制。所以在国际上把燃烧中NOX的所有控制措施统称为一次措施,把燃烧后的NOX控制措施统称为二次措施,又称为烟气脱硝技术。
目前普遍采用的燃烧中NOX控制技术即为低NOX燃烧技术,主要有低NOX燃烧器、空气分级燃烧和燃料分级燃烧。
应用在燃煤电站锅炉上的成熟烟气脱硝技术主要有选择性催化还原技术(Selective Catalytic Rection,简称SCR)、选择性非催化还原技术(Selective Non-Catalytic Rection,简称SNCR)以及SNCR/SCR混合烟气脱硝技术。
2 .SCR烟气脱硝技术
近几年来选择性催化还原烟气脱硝技术(SCR)发展较快,在欧洲和日本得到了广泛的应用,目前催化还原烟气脱硝技术是应用***多的技术。
1)SCR脱硝反应
目前世界上流行的SCR工艺主要分为氨法SCR和尿素法SCR两种。此两种法都是利用氨对NOX的还原功能,在催化剂的作用下将NOX(主要是NO)还原为对大气没有多少影响的N2和水。还原剂为NH3,其不同点则是在尿素法SCR中,先利用一种设备将尿素转化为氨之后输送至SCR触媒反应器,它转换的方法为将尿素注入一分解室中,此分解室提供尿素分解所需之混合时间,驻留时间及温度,由此室分解出来之氨基产物即成为SCR的还原剂通过触媒实施化学反应后生成氨及水。尿素分解室中分解成氨的方法有热解法和水解法,主要化学反应方程式为:
NH2CONH2+H2O→2NH3+CO2
在整个工艺的设计中,通常是先使氨蒸发,然后和稀释空气或烟气混合,***后通过分配格栅喷入SCR反应器上游的烟气中。典型的SCR反应原理示意图如下:
在SCR反应器内,NO通过以下反应被还原:
4NO+4NH3+O2→3N2+6H2O
6NO+4NH3→5N2+6H2O
当烟气中有氧气时,反应第一式优先进行,因此,氨消耗量与NO还原量有一对一的关系。
在锅炉的烟气中,NO2一般约占总的NOX浓度的5%,NO2参与的反应如下:
2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O
6NO2+8NH3→7N2+12H2O
上面两个反应表明还原NO2比还原NO需要更多的氨。
在绝大多数锅炉烟气中,NO2仅占NOX总量的一小部分,因此NO2的影响并不显着。
SCR系统NOX脱除效率通常很高,喷入到烟气中的氨几乎完全和NOX反应。有一小部分氨不反应而是作为氨逃逸离开了反应器。一般来说,对于新的催化剂,氨逃逸量很低。但是,随着催化剂失活或者表面被飞灰覆盖或堵塞,氨逃逸量就会增加,为了维持需要的NOX脱除率,就必须增加反应器中NH3/NOX摩尔比。当不能保证预先设定的脱硝效率和(或)氨逃逸量的性能标准时,就必须在反应器内添加或更换新的催化剂以恢复催化剂的活性和反应器性能。从新催化剂开始使用到被更换这段时间称为催化剂寿命。
2)SCR系统组成及反应器布置
在选择催化还原工艺中,NOx与NH3在催化剂的作用下产生还原。催化剂安放在一个固定的反应器内,烟气穿过反应器平行流经催化剂表面。催化剂单元通常垂直布置,烟气自上向下流动。如下图所示:
SCR系统一般由氨的储存系统、氨与空气混合系统、氨气喷入系统、反应器系统、省煤器旁路、SCR旁路、检测控制系统等组成。下图为典型SCR烟气脱硝工艺系统基本流程简图:
3 .SNCR烟气脱硝技术
选择性催化还原脱除NOX的运行成本主要受催化剂寿命的影响,一种不需要催化剂的选择性还原过程或许更加诱人,这就是选择性非催化还原技术。该技术是用NH3、尿素等还原剂喷入炉内与NOX进行选择性反应,不用催化剂,因此必须在高温区加入还原剂。还原剂喷入炉膛温度为850~1100℃的区域,该还原剂(尿素)迅速热分解成NH3并与烟气中的NOX进行SNCR反应生成N2,该方法是以炉膛为反应器。
研究发现,在炉膛850~1100℃这一狭窄的温度范围内、在无催化剂作用下,NH3或尿素等氨基还原剂可选择性地还原烟气中的NOX,基本上不与烟气中的O2作用,据此发展了SNCR法。在850~1100℃范围内,NH3或尿素还原NOX的主要反应为:
NH3为还原剂
4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O
尿素为还原剂
NO+CO(NH2)2 +1/2O2→2N2+CO2+H2O
当温度高于1100℃时, NH3则会被氧化为
4NH3+5O2→4NO+6H2O
不同还原剂有不同的反应温度范围,此温度范围称为温度窗。NH3的反应***佳温度区为 850~110O℃。当反应温度过高时,由于氨的分解会使
NOx还原率降低,另一方面,反应温度过低时,氨的逃逸增加,也会使NOx还原率降低。NH3是高挥发性和有毒物质,氨的逃逸会造成新的环境污染。
引起SNCR系统氨逃逸的原因有两种,一是由于喷入点烟气温度低影响了氨与NOx的反应;另一种可能是喷入的还原剂过量或还原剂分布不均匀。还原剂喷入系统必须能将还原剂喷入到炉内***有效的部位,因为NOx在炉膛内的分布经常变化,如果喷入控制点太少或喷到炉内某个断面上的氨分布不均匀,则会出现分布较高的氨逃逸量。在较大的燃煤锅炉中,还原剂的均匀分布则更困难,因为较长的喷入距离需要覆盖相当大的炉内截面。为保证脱硝反应能充分地进行,以***少的喷入NH3量达到***好的还原效果,必须设法使喷入的NH3与烟气良好地混合。若喷入的NH3不充分反应,则逃逸的NH3不仅会使烟气中的飞灰容易沉积在锅炉尾部的受热面上,而且烟气中NH3遇到S03会产生(NH4)2S04易造成空气预热器堵塞,并有腐蚀的危险。
SNCR烟气脱硝技术的脱硝效率一般为30%-40%,受锅炉结构尺寸影响很大,多用作低NOX燃烧技术的补充处理手段。采用SNCR技术,目前的趋势是用尿素代替氨作为还原剂,值得注意的是,近年的研究表明,用尿素作为还原剂时,NOX会转化为N2O,N2O会破坏大气平流层中的臭氧,除此之外,N2O还被认为会产生温室效应,因此产生N2O问题己引起人们的重视。
综上所对比,SCR脱硝工艺技术先进,工艺成熟,经济合理,工业业绩居多,脱硝效率高,拟选用目前效率***高的SCR技术。
4.工艺系统说明
SCR脱硝系统由三个子系统所组成,SCR反应器及附属系统、氨储存处理系统和氨注入系统。
4.1 氨的储存系统
(1)系统组成
液氨储存系统包括液氨卸料压缩机、液氨储罐等。
(2)工艺描述
还原剂(氨)用罐车运输并在储罐储存。在高压下,氨被液化以减小运输和储存的体积。市场购买的还原剂(液态氨纯度99.6%),供应商用罐装车运输(以液体形态储存在压力容器内),送往氨贮存场地,通过氨卸载压缩机抽取储罐中气氨,送入储罐后,将槽车中的液氨,挤入液氨储槽中贮存。使用时,储存罐中的氨借助自压输送到蒸发器中。
· 卸载压缩机
卸料压缩机为往复式压缩机,系统设置二台卸载压缩机,一台运行,一台备用。
· 液氨储槽
本工程设置2台液氨储罐,供两炉使用。液氨储罐的***大充装量为25m3。储氨罐组可供应两台炉设计条件下,每天运行24小时,连续运行7天的消耗量。液氨储罐上安装有超流阀、逆止阀、紧急关断阀和安全阀做为储罐安全运行保护所用。储罐还装有温度计、压力表液位计和相应的变送器将信号送到主体机组DCS控制系统,当储罐内温度或压力高时报警。储罐四周安装有工业水喷淋管线及喷嘴,当储罐内液氨温度过高时自动淋水装置启动,对储罐进行喷淋降温。
4.2氨注入系统
(1)系统组成
氨注入系统包括氨蒸发器、氨气缓冲罐、氨气稀释槽、废水泵、废水池等。
(2)工艺描述
储罐里的液态氨靠自压输送到蒸发器,在蒸发器内(通过蒸汽加热)将氨蒸发,每个蒸发槽上装有压力控制阀将氨气压力控制在≤2kg/cm2。当出口压力超过2kg/cm2时,切断节流阀,停止液氨供应。从蒸发槽蒸发的氨气流进入氨气缓冲罐,通过氨气输送管道送至每一台炉的SCR反应装置旁。再用空气稀释高浓度无水氨,这样氨/空气混合物安全且不易燃。通过装在SCR入口烟道内的氨注入格栅,将氨/空气混合物注入到SCR系统内。
(3)主要设备选型
· 液氨蒸发槽
液氨蒸发所需要的热量由低压蒸汽提供,共设有二个液氨蒸发槽(一用一备)。蒸发槽装有安全阀,可防止设备压力异常过高。液氨蒸发槽面积按照在BMCR工况下单台机组100%容量设计。
· 氨气缓冲槽
氨气缓冲槽的作用即在稳定氨气的供应,避免受蒸发槽操作不稳定所影响。缓冲槽上也有安全阀可保护设备。
· 氨气稀释槽
氨气稀释槽为立式水槽,水槽的液位由满溢流管线维持,稀释槽设计连结由槽顶淋水和糟侧进水。液氨系统各排放处所排出的氨气由管线汇集后从稀释槽低部进入。通过分散管将氨气分散入稀释槽水中,利用大量水来吸收安全阀排放的氨。
· 稀释风机
喷入锅炉烟道的氨气为空气稀释后的含5%左右氨气的混合气体。所选择的风机满足脱除烟气中NOx***大值的要求,并留有一定的余量。稀释风机两台按一台100%容量(一用一备)设置,共有四台离心式稀释风机。
·氨/空气混合器
为了实现氨和稀释空气的充分、均匀的混合,
· 氨气泄漏检测器
液氨储存及注入系统周边设有3只氨气检测器,以检测氨气的泄漏,并显示大气中氨的浓度。当检测器测得大气中氨浓度过高时,在机组控制室会发出警报,操作人员采取必要的措施,以防止氨气泄漏的异常情况发生。电厂液氨储存及供应注入系统远离机组,并采取措施与周围环境隔离。
· 排污系统
液氨储存和注入系统的氨排放管路为一个封闭系统,将经由氨气稀释槽吸收成氨废水后排放至废水池再经由废水泵送至主厂废水处理站。
· 氮气吹扫
液氨储存及注入系统保持系统的严密性防止氨气的泄漏和氨气与空气的混合造成爆炸是***关键的安全问题。基于此方面的考虑,本系统的卸料压缩机、液氨储罐、氨蒸发器、氨气缓冲罐等都备有氮气吹扫管线。在液氨卸料之前通过氮气吹扫管线对以上设备分别要进行严格的系统严密性检查和氮气吹扫,防止氨气泄漏和与系统中残余的空气混合造成危险。
H. 什么是氨逃逸率
氨逃逸率,一般来说,为SCR脱硝和SNCR脱硝工艺出口,未参与还原反应的NH3与出口烟气总量的体积占比,一般计量单位为PPM, 如果用质量占比,为mg/M3. 也叫氨逃逸浓度。
对于行业标准,一般有两个解释口径,分别如下:
1、DL/T 260 -2012 对氨逃逸浓度如此解释: 烟气脱硝装置出口烟气中氨的质量和烟气体积(标准状态、干基、6% o2)之比,用mg/m3 表示。
2、DL/T 335-2010 <火电厂烟气脱硝(SCR)系统运行技术规范.> 氨逃逸率如此描述:在SCR脱硝反应器出口中氨的浓度,用UL/L表示。
由于工艺的不同,测量地点稍有不同,一般来讲,SCR的氨逃逸测量位置在SCR脱硝反应器出口,SNCR的氨逃逸测量位置在空气预热器之前。
同时氨逃逸在线测量也有三种方法:1、TDLAS激光原位安装法(适合低含尘烟气 小于5克/m3)
2、TDLAS激光干式抽取法(适合于高含尘烟气 大于20克/m3, 绝大部分煤粉锅炉都适合)
3、抽取式化学分光法(仅适合于少量测量要求不高的场合、纸厂、化工厂、钢铁厂等)
I. 如何降低SCR烟气脱硝装置出口氨逃逸率
氨逃逸高有很多原因,你要根据实际情况加以判断,然后采取措施控制。如果喷氨量过大,要降低喷氨量;如果氨分布不均匀,要改善氨的喷入均匀性;如果流场不均匀,要改善流场均匀性;如果催化剂活性降低,要增加催化剂的量。
J. 什么是氨逃逸率 SCR脱硝氨逃逸率跟什么有关
氨逃逸率是指氨的挥发速率。
逃逸率是指在某条件下某分子或者原子的扩散速度。
扩散速度是在单位时间内,通过单位传质面积扩散的物质量。它与物质在扩散方向上的梯度浓度成正比。单位为Kmol/(m2·S)或Kg/(m2·S)。常用来衡量物质扩散的快慢程度。