SNCR脱硝技术在中小型燃煤锅炉上的应用

1、 SNCR 脱硝技术在中小型燃煤锅炉上的应用研究 摘要:中小型燃煤锅炉等固定源装备燃烧化石燃料过程中释放的 氮氧化物对环境造成的污染早就已经变成万众瞩目的焦点话题。为 了切合日益严厉的排放标准,如今对于 nox 的治理关键通过燃烧后 烟气脱硝这一项技术,而其中选择性催化还原 scr 脱硝技术的应用 最为广泛,这关键由于它的高选择性以及高效率。全世界对于 scr 脱硝的催化剂性能优化、催化反应机理、反应动力学等展开了十分 广泛的研究,不过我国在这方面的探索还依然处在初始阶段。本文 就是在此背景下综述了关于尿素 -sncr 脱硝反应的基础研究。 关键词:脱硝技术,燃煤锅炉,氮氧化物abstract

2、: small and medium-sized coal boiler fixed source equipment such as the burning of fossil fuels in the process of release nitrogen oxide pollution of the environment by would have become a topic of peoples attention. in order to suit increasingly severe emissions standards, now for the management of

3、 nox by burning gas key after this a denitration technology, of which selective catalytic reduction (scr denitration technology application of the most extensive, the key because of its high selectivity and high efficiency. the world of the catalyst for scr denitration performance optimization, cata

4、lytic reaction mechanism, reaction kinetics launched a wide range of research, but our country in this exploration also are still in the initial stage. this article is in the context of the recent advances on the urea-sncr denitration reaction of basic research. keywords: denitration technology, coa

5、l boiler and nitrogen oxides中图分类号:tk223文献标识码:a 文章编号:以煤作为主体的国家能源结构引发大气污染物排放总量一直都处 于较高水平,区域性的大气污染问题已经显而易见,很多城市群空 气污染表现出显而易见的区域性特征, nox 的污染问题还没有获得 行之有效的控制,酸雨的类型早就已经从硫酸型转化为硝酸以及硫 酸复合型。中小型燃煤锅炉作为关键的 nox 的排放源之一,对其实 施减排是必须的,也是相当紧迫的。伴随着我国对 nox 的排放管控 日益严厉,中小型燃煤锅炉脱硝的工程应用技术持续发展。如今对 于现役的中小型燃煤锅炉,通过高效低氮燃烧 sncr 技术进行

6、脱硝 早就已经成为主流。影响 sncr 运转过程的主要因素包括:nsr 值、尿素喷入的温度窗 口、初始 n0浓度、烟气以及反应剂的混合和氧量等因素。和尿素 喷射系统息息相关的因素包含有烟气氧量、 nsr 值、温度窗口、烟 气和还原剂的混合程度等。 1 尿素除去 nox 的温度窗口sncr 技术对于温度条件极其敏感,在炉膛上选去恰当的喷入点, 决定了 sncr还原 n0效率的好坏。使用尿素溶液还原 n0的最优异的温度区间 和确切的脱硝环境密切相关,从通常的实验以及工程运转状况来 看,温度窗口往往在 850-l1000c 之间。 sncr 的温度窗口是一个及 其狭窄的范围,通常低于 800的时候,

7、还原反应的速度比较缓慢 以至于还原失去效果,绝大多数 nh3没有发生反应,由此而形成氨 逃逸。当温度过于高的时候 (譬如说高于 1200 , nh3更加易于被 氧化成为 no 。 实测数据显示 nh3的排放遭受燃烧烟气温度的深层次 影响,在 1040或者更加高的温度下喷射尿素可显而易见降低 nh3的排放,这表示尿素喷入理应在最优异的温度区域的上限,与此同 时降低 n20排放的概率。2 氨氮比 nsr氨氮比 nsr 是指反应体系中氨和 no 的摩尔比与理论上的氨还原 no 反应的当量摩尔比之间的比值。 nsr 提供一个描述还原剂相对喷射 量的参数。 当 nsr 的值超过 l 时显示喷射的尿素多于

8、燃烧烟气中 no 的含量。 nylander 等人的脱硝实验显示,随着 nsr 值的逐渐提升, 在 nsr=2.0时脱除率达到 40%。 然后达到一点后开始逐渐降低, 进 一步提升 nsr 的值只能使 n0x 的脱除率少量提升。取决于 nsr 值的 nh3排放量受到燃烧烟气温度的影响。当燃烧烟气温度相对来说比 较低的时候,譬如说低于 9800c ,高 nsr 值立刻引发 nh3排放量的 提升。在烟气温度比较高的时候,譬如说高于 10400c ,多余的尿素 被氧化成为 n0x ,所以 nsr 值对 nh3排放量的提升影响很小。在实 施尿素喷氮脱硝的时候,能够通过调节 nsr 的值来控制喷入烟气的

9、 尿素量, 提升 nsr 的值能够降低烟气中的 n0x ; , 不过可能提升氨逃 逸;减小 nsr 的值能够降低烟气中的氨逃逸,不过会减少脱硝率。 与此同时 nsr 值不可以超越一个上限值, 不然就能够导致调节失灵。 3 氧量对尿素脱硝的影响烟气里面的 o2对于 nh3/no反应会形成一定程度的影响作用。在 缺乏氧气的状况下, sncr 反应并没有发生。而氧浓度保持在 0.5%至 2.2%之间, 最后的 n0浓度改变也不是很显而易见。 因为不一样 燃烧装置排放烟气的氧量气氛条件多变, 所以, sncr 反应在不一样 氧量条件下的特性极为重要。不一样的研究人员均进行了这方面的 探索研究。 kas

10、uya 等人在氧浓度从 o %至 50%之间作了详尽的实验 探索, 结果显示, 必须在具有氧气的状况下, sncr 反应才能够实施, 与此同时氧浓度的提升使反应的温度窗口朝着低温方向转移,同时 降低最大的脱硝率。氧量从 0.5%提升到 50%,脱硝的最优异温度 从 1000左右下降至 8000c 左右,脱硝率从超过 95%降至低于 60%。与此同时 n02的浓度伴随着氧浓度的增加而增加, n20的规 律和 no2相类似。大部分学者均认为,在缺乏氧气的状态下,整个 氨非催化还原 n0的反应均不可以实施,不过他们的反应的最高温 度均在 l100以下, 还不是十分全面, 不可以说明更加高的温度状 况

11、下,氧气对于氨还原 no 反应过程的作用。4还原剂与烟气的混合程度因为喷入的尿素应该和烟气里面的 no 混合充分之后才可以发挥比 较好的选择性还原 n0的效果,但是假如混合时间太长,或者混合 不够均匀,就能够减小反应的选择性。在工业应用过程中,因为锅 炉的炉膛直径较大,尿素还原剂与烟气的混合程度,对于提升脱硝 效率显得格外关键。提升雾化气体压力和提高雾化质量能够促进混 合。一般比较高的雾化气体压力能够促进雾化,这加速了初期尿素 的释放并与 no 反应。不过在一项采用雾化器的探索过程中,提升 雾化压力未能够引发可测量的雾化质量的改善,可是提升了试剂的 喷入动量。 这进而又增进了试剂混合以及渗透,

12、 因此而影响了 sncr 的性能。 sncr 技术通常采用液体雾滴喷射的形式, 可以利用喷射溶 液的浓度大小,调节液体雾滴的蒸发时间,与此同时对于穿透炉膛 大有裨益。因为锅炉负荷与燃烧使用的燃煤种类的改变,所以,炉 内温度场改变状况较大。所以,通常采用多层墙式喷嘴,或者多层 喷枪的喷射形式,以适应不一样的炉内温度改变工况。而同一层里 面的墙式喷嘴也应该采取多个喷嘴的组合方式,从而达到最好的喷 雾和烟气的混合。喷枪则采用多孔形式,采取实验或者数值模拟来 改善喷射参数,来确保实现优异的混合。5 氨逃逸的影晌在应用 sncr 技术的时候，尿素溶液雾化颗粒进入到炉膛之后，绝 大多数和烟气里面 no 实

13、施还原反应，也有一部分氧化形成 no，还 有少部分的尿素分解变成 nh3 之后，不发生氧化反应或者还原反应 逃逸出去。这部分不在恰当的反应温度区间的 nh3，称之为氨逃逸。 没有反应的氨进入到尾部烟道，可能会导致如下所示的几个问题： 释放到大气中的时候，假如环境里面的氨浓度超过 5ppm 以上具有 恶臭的气味，超过 50ppm 对人身健康带来负面影响；1000c 左右和 hcl 形成的氯化铵，形成烟囱可以看见的烟柱；2000c 左右产生的 硫酸氢氨以及 3000c 左右形成的硫酸氨使得下游装置空预器压损升 高以及造成低温腐蚀；氨大量聚集在飞灰里面，从而影响到了飞灰 的品质。为降低氨逃逸，有下面所述的一部分基本的措施：适当选 取喷射点以及温度窗口，通过降低尿素溶液的使用剂量来降低逃逸 的氨。与此同时采用构设优选尿素-sncr 体系的喷射策略，确保烟 气和尿素溶液混合均匀反应，与此同时使得 sncr 反应在恰当温度 窗内停留充分长的一段时间，确保 nh3 的反应效率。也能够通过加 入恰当的添加剂，加速烟气里面的 n0x 同尿素的反应速度。不过对 于运转中的危害弊端，实际运转中能够通过降低控制空预器压损扩 大以及减小对空预器的沾染腐蚀，sncr 系统的优化运转，降低炉膛 出口的地方