SNCR系统及主要设备说明

1、SNCR系统及主要设备说明1.概述美国燃料技术公司FuelTech,Inc.（以下简称为燃料技术公司）是一家大气污染控制技术公司，其主要技术专注于烟气脱氮技术和节能应用。燃料技术公司通过先进的经营和管理，提供多项专项技术和服务以满足大气污染控制客户的特别需求。通过从一开始就充分地对机械、化学和控制进行改善，燃料技术公司完善了早期的NOxOUT技术。自1990年以来，已有400多个商业机组成功的安装或即将安装。燃料技术公司技术的基础是其炉内喷射除氮工艺，NOxOUM销?工艺。燃料技术公司现拥有或licenses超过45个与NOxOUTX艺相关的美国专利（见附录1）。燃料技术公司在纳斯达克NASD

2、AQ市交易。美国燃料技术公司致力于经济有效地降低大气污染，很乐意按照贵公司的要求，提供燃料技术公司用于华能呼伦贝尔伊敏2X600MVWNOxOUT-SNCR（以下简称为SNCR工艺的初步方案，其中包括设计、供货、制造、装配、运输、调试及培训服务。燃料技术公司的SNC或术是取得专利权的技术和专有工艺（美国专利证书见附件1）,其商业名称是NOxOUT（见图1和附件2,以下简称NOxOUT-SNCR）图1FuelTech尿素SNCR(NOxOUT-SNCF)工艺系统示意图NOxOU系统采用尿素作为还原剂。与使用氨的脱硝工艺相比，使用尿素的SNCRT艺的优点如下：与氨相反，本工艺使用的尿素是无毒、无害

3、的化学品；由于没有氨喷射格栅（AIG）、压缩机、旁路设计、钢支撑等大的系统组件因而投资较低，不需要储存、处理带压和危险的无水氨或氨水和相应的安全设备；气一汽混合条件导致较低的动力需求；使用液态而不是气态反应剂，可以更有效地控制反应剂喷射模式和反应剂分布，保证与烟气良好的混合，使化学剂以较低的NH逃逸得到较充分的利用。SNC性能依赖于所谓的“温度窗”,涉及以下参数：尿素和NOx反应的停留时间；温度；基线NOx浓度；喷射区域COft度；还原剂的分布均匀性；氨逃逸。为了达到高的NOx还原效率并将氨逃逸（或称为“NH逃逸”）降到最低程度，应该满足下述条件：还原反应剂渗透能力强，液滴尺寸合理，分布均匀，

4、与烟气中的NOx混合良好；在反应区内可维持适当的温度范围；在反应区内可获得足够的停留时间；控制系统具有良好响应特性，对负荷变化敏感。燃料技术公司的NOxOU侬术采取以下措施，能够以低的化学剂使用成本获得高的NO立原效率：由于燃烧过程的动态特性，炉膛温度会在短时间内迅速变化，必须在炉膛上几个不同高度处安装喷射器以保证在适当的温度处喷入反应剂；每一项工程应用的独特情况可能对SNCRT艺提出不同白要求，因此FuelTech为每一个应用项目建立单独的计算机模型；燃料技术公司开发了新型的化学剂喷射器，它能在尿素注入烟气的过程中雾化尿素。该喷射器可以使用压缩空气（可达0.55MPa）作为雾化介质，将尿素雾

5、滴喷入烟气中。该喷射器使尿素雾滴具有合理的液滴尺寸、分布和穿透性，促进了尿素与烟气中NOx的接触和混合；燃料技术公司设计和制造了简单的化学剂供给和控制系统，将它们与精确的炉膛流体动力学分析及化学动力学分析相结合；燃料技术公司设计和应用了多喷嘴枪式喷射器，多喷嘴枪式喷射器可以强化反应剂分配的均匀性和渗透性。2.工艺说明NOxOUT工艺是一个燃烧后的脱硝过程，通过在火力发电锅炉，垃圾燃烧炉、窑炉或其他燃烧炉的烟道中喷入适量的NOxOUT陵其他脱硝剂来去除NOx的化学反应过程。NOxOUT患50%的尿素溶液配少量防腐蚀的添加剂。这种脱硝剂的优点是容易配置，而且不需特殊的安全法规来处理。选择性催化还原

6、（SCR）脱除NO的投资成本受催化剂价格及体积的影响很大，具运行成本主要受催化剂寿命的影响，一种丕皿催化剂的选择性还原过程特别是脱硝率要求较低时（50%或许更加诱人，这就是选择性非催化还原技术（SNCR该技术是用NH、尿素等还原剂喷入炉内与NO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8501250c的区域，该还原剂（尿素）迅速热分解成NH并与烟气中的NO进行SNCFK应生成降，该方法是以炉膛为反应器。研究发现，在炉膛8001250c这一狭窄的温度范围内、在无催化剂作用下，NH或尿素等氨基还原剂可选择性地还原烟气中的NO,基本上不与烟气中的Q作用，据此发展了S

7、NCR法。在8001250C范围内，NH或尿素还原NOX勺主要反应为：NH3为还原剂4NH3+4NO+O2->4+6H2O尿素为还原剂2NO+CONH）2+1。-2NKCO+2HO2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的反应最佳温度区为8501100Co当反应温度过高时，由于氨的分解会使NO巫原率降低，另一方面，反应温度过低时，氨的逃逸增加，也会使NOxa原率降低。反应剂利用率是衡量反应剂利用程度的指标，它与NOx脱除效率可用一个称为标准化化学计量比率（NSR）的参数联系在一起。NSR6义如下：zee反应剂与入口NOx的实际摩尔比NSR反应剂与入口NOx的化学计量

8、摩尔比反应剂利用率、NSRf口NOM兑除效率之间的关系如下：反应剂利用率，%=NOx脱除效率%NSR通过性能试验关联的FuelTechSNCR工艺和设计变量有：NOx还原（减排）率，从设计基线值或以下降到目标水平；反应剂与NOx的摩尔比（NSR）;达到NOx还原（减排）率所需的最大反应剂流量；最大NH3逃逸；对于多层喷射方式，控制系统适当的负荷跟随能力。采用NOxOUTSNCR工艺必须具备以下必要条件：能够使用计算流体力学（CFD）和化学动力学模型（CKM进行工程设计能力，即将先进的虚拟现实设计技术与特定燃烧装置的尺寸、燃料类型和特性、锅炉负荷范围、燃烧方式、烟气再循环（如果采用）、炉膛过剩空

9、气、初始或基线NOx浓度、炉膛烟气温度分布、炉膛烟气流速分布等相结合进行工程设计；机械系统，包括设计合理的设备，例如反应剂储存、计量、分配装置、喷射组件、监视和控制装置等；特定性质的化学反应剂尿素；应用工程包括合理的安装、调试和维护。（1）设计条件CFD模型模拟特定燃烧装置内烟气流动和温度，而CKM模型由g据CFD计算的流动和温度数据来计算尿素与NOx的反应，这两个模型结合在一起确定最优温度区域和最佳反应剂喷射模式。模型研究能够对NOx还原率进行估计，所以可以确定合理的工艺方案。SNCR勺设计利用几十年积累的技术诀窍和现场经验，系统安装、操作和维护简单；（2）设备条件与SCRX艺不同，燃料类型

10、（例如煤、生物质和垃圾等）对SNC性能影响很小。二十多年的现场经验表明，只要存在“SNCR反应温度窗"，SNCRT艺可应用于燃烧各种燃料的各种型式的锅炉。因为SNCR1燃烧后烟气处理工艺，燃烧装置的尺寸、类型和燃料类型对SNCRT艺没有较大影响。该工艺在以煤、油、天然气、木质废料、城市固态垃圾或危险垃圾为燃料的燃烧装置上得到成功验证。这些燃烧装置的尺寸和型式各不相同，包括快装锅炉、工艺加热器、焚化炉、循环或鼓泡流化床、废热锅炉和电站锅炉等。因此，SNCRlg应用于几乎所有的燃烧装置，使其NOx排放满足或超过大多数NOx排放要求。使用无毒尿素溶液的关键喷入方式，SNCRE艺采用无毒的尿

11、素溶液作为反应剂，将其喷入高温烟气中，从而减少NOxHF放，其副产物是水、氮气、二氧化碳、其它无毒气体和通常的烟道气成分；（3）化学药剂条件尿素溶液的储存、运输和处理不需要特殊的安全防护措施。当使用高硬度的水稀释时，FuelTech推荐使用NOxOUTA液（它是浓度为50%勺尿素溶液，添加少量的特殊化学物质进行稳定），以加强尿素雾化，将由于时间、温度和水中杂质造成的尿素沉淀减小到最低程度。为了取得高的NO巫原效率并将氨逃逸降到最低，应该满足下述条件：1 .具有强的穿透能力和合理液滴尺寸的还原反应剂充分分布，与烟气中的NOx混合良好。2 .在反应区内可维持适当温度范围的右方原则（theRight

12、-sidePrinciple）。3 .在反应区内可获得足够的停留时间。4 .具有良好响应特性的对负荷变化敏感能跟随的自控系统。从SNC番统逃逸的氨可能来自两种情况，一是由于喷入点烟气温度低影响了氨与NO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最有效的部位，因为NO的分布在炉膛对流断面上是经常变化的，如果喷入控制点太少或喷到炉内某个断面上的氨不均匀，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，以最少的喷入NH量达到最好的还原效果，必须设法使喷

13、入的NH与烟气良好地混合。若喷入的NH不充分反应，则逃逸的NH与SNCRX艺一样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NH遇到SO会产生NHHSQB造成空气预热器堵塞，并有腐蚀的危险。但是，由于SNCR工艺中没有催化剂，不会使烟气中SO浓度增加2-6倍。在相同的逃逸氨浓度时，形成（NH）2SO和NHHSO的可能性较SCR（氐2,6倍。因此，SNCRE艺的逃逸氨一般控制在515Ppm以下，而SCR工艺则必须控制在15ppm。SNCRB气脱硝技术的脱硝效率一般为30%60%受锅炉结构尺寸影响很大，可用作低NOx燃烧技术的补充处理。美国的SNC或术在燃煤电厂的工业应用是在80年

14、代开始的，目前世界上SNCRT艺在燃煤电厂的总装机容量在25GVW100台机组以上。图2为一个典型的SNCRT艺布置图，它由还原储槽、多层还原剂喷入装置和与之相匹配的控制仪表等组成。SNC朦统烟气脱硝过程是由下面四个基本过程完成：接收和储存还原剂；还原剂的计量输出、与水混合稀释；在锅炉合适位置注入稀释后的还原剂；还原剂与烟气混合进行脱硝反应。冷却空气尿素即数案图2SNCR工艺流程示意图,主要设备说明HFDtJ流量和循环装置此一装置是包括完整自行的高流量、高压输送、并包括过滤NOxOUA化学还原剂的设备，把NOxOUTA输送到IZM-3-WMS式喷射层与MNl计量站装置。此一装置在工业锅炉和点站

15、锅炉上是有多功能的，这些功能包括：供给化学还原剂需要输送的压力到IZM-3-WM墙式喷射层与MNLg计量站装置；过滤NOxOUTAW防止阻塞；供给溶液水需要的热量以防NOxOUTA吉晶;保持NOxOUT儆循环；为近程或远程控制和监测系统；供给作内函的重复系统，以保持联续操作。此一装置有两个多级离心泵，在线过滤器，在线加热器，及所有的压力、温度、流速、高度仪表/远程控制NOxOUTUHFD循环及NOxOUT储存系统。DW稀释水泵装置此一装置是高流量、高压输送控制把过滤稀释水输送到IZM-2-WM1式喷射层与MNL层计量站装置。此一装置的主要功能是供给稀释水所需的压力和控制到IZM-2-WM注射/

16、喷射区内。使用背压和多级离心泵可依应用系统的要求来调试控制此工艺。止匕外，过滤的稀释水可防止阻塞、保持联续操作。此一装置有两个多级离心泵，在线过滤器，压力控制阀，在线加热器，及所有的压力、流速仪表/远程控制NOxOUTU稀释水压力泵装置。此一装置是先装配好并在厂家检测过的，装在一不锈钢底盘上。电器的部分是用NEMA或NEMA4筹级，及NFPA,NEC,IEEE等规格的电器标准。所有部件，除了在线过滤器是铜制外，均是304或316不锈钢的。IZM-3-喷射区计量站装置喷射区计量装置是一级装置，用于精确计量和独立控制到锅炉或焚化炉内每个喷射区的NOxOUTA应剂浓度。该装置采用独立的化学剂流量控制

17、，通过区域压力控制阀与就地PLC控制器的结合，为复杂的应用情况提供所需的高水平的控制。该装置连接并响应来自于机组燃烧控制系统、NO/口氧监视器的控制信号，自动调节反应剂流量，对NO冰平、锅炉负荷、燃料或燃烧方式的变化做出响应，打开或关闭喷射区或控制其质量流量。每一个区子装置可相互独立地进行运行和控制，该特性允许隔离每个子装置进行维修且不会严重影响工艺性能或总体的NO处原效果。喷射区计量装置标准的单元包括一个不锈钢自由基座、主连锁跳闸盘、仪表和雾化空气压力开及仪表空气调节器。每一个区装置包括：带有就地/远方选择器的就地控制盘、化学剂和水的磁流量表、手动和自动喷射区隔绝阀、化学剂和水的控制阀以及嵌

18、入式静态混合器。SLP3-DX墙式喷射器分配装置SLP3-DX-CN（墙式喷射器分配装置）是放在喷射器前（通常在同一高度），引导并检查喷射器性能的分配化学还原剂装置。雾化空气和冷却空气由此一装置注入。它们是为了安装方便已组成好并是及多管型的。另外，此一分配装置还包括需要的面板。完整的安装和检测，包括流速和压力显示和压缩空气和化学还原剂量调阀或表。每一面板均为了就地流速调节方便，摆在一单立式的不锈钢底盘上和有多格珊管式组装。SLP3-I-NFTL标准墙式喷射器组件每一个喷射器组件都具有适合的尺寸和特性，保证达到必须的NO就排所需的流量和压力。喷射器全部用316L不锈钢制造，喷嘴头和冷却护套一般是

19、3/4”管材（外径0.750”壁厚0.065”）。内部雾化管一般是3/8”管材，标准长度为2.5'。每个装配还包括美国燃料技术公司的空气雾化喷射器、用于插入调整的适配器、用于连接锅炉支撑的连接件、快装接头和用于化学剂和雾化空气管路连接的6'长钢丝编织可弯曲软管。MNLlg带伸缩机构多喷嘴枪喷射器用于在标准的墙式喷射器不能提供适当的覆盖的区域提供化学剂覆盖。每一个MNL配有一个伸缩机构，当喷射器不使用、冷却水流量不足、冷却水温度高或雾化空气流量不足时，将其从锅炉中抽出。该喷枪在其后座采用空气雾化原理，它包含数对喷嘴，这些喷嘴沿喷枪的长度按一定间隔排列，将化学剂细雾送入锅炉烟气中。

20、喷枪的长度可以改变，插入长度可达11'。为了较充分地利用化学剂和控制氨漏失，可改变喷嘴沿喷枪的长度的间距。该喷枪外管内封装许多内管，这些内管用以将冷却水在喷枪内循环，将喷枪温度降到最低。每根内管向一对喷嘴供水。该喷枪需要一个用来控制到喷枪的化学剂混合物和空气流量的分配控制盘，一个用来监视和控制冷却水流量和温度以及伸缩机构的控制盘。标准的MNLS过直径为5.5”的开口插入。伸缩机构类似于吹灰器的伸缩机构。这些喷枪和伸缩机构根据每一个工程项目的情况特别定制，以满足工艺学部门提出的所需的化学剂覆盖。MNL-DM2tMNI缩机构的分配装置多喷嘴枪分配装置安装在多喷嘴喷枪（MNL）的前面，用来控

21、制到每两个MNL勺雾化/冷却空气、混合的化学剂和冷却水的流量。空气、混合的化学剂可以在该装置上调节，达到适当的空气/液体质量比率，取得最优的NO斑原效果。该系统可以在就地控制盘上操作，也可以从计量装置PLC用户DCSS统进行远方操作。MNL-DM拴制MNL勺伸缩和到每个MNL勺雾化/冷却空气、混合的化学剂和冷却水的流量。该装置包括：基于继电器的控制盘、NEMA4XI制柜和带有外部操作机构的主控制盘断路器、不锈钢基座制动器（skids）、马达驱动的混合化学剂、雾化空气和冷却水球阀、温度组件、冷却水温度指示器、检测雾化空气流量的压力开关、压力指示器、混合化学剂流量指示器、冷却水压力调节器和冷却水流量指示器。MNL空气调节阀空气压力控制回路调节MNL的空气压力，维持适当的雾化空气压力。该压力控制阀维持MNLRMNL分配装置的调节器上游的足够的空气压力。MN於却水调节装置对于MNL之压力控制回路所调节之冷却水压力，乃为了维持适当之流量与温度。该压力回路在MNL下游及MN分配装置之调节器内，维持了足够的冷却水压力，以调整维持适当之流量与温度。MN於却水空气净化调节器MN於却水空气净化调节器是为了把管路中的水，在锅炉离线不操作时冲出，此调节器会供给过滤空气到MN於却水管路。温度监测装置美国燃料技术公司提供的温度监测系统为一连续性光学监视器，设计用来监测炉膛内烟气温度。温度监测器感应从飞