电厂锅炉NOx控制技术的开发与应用.doc

电厂锅炉NOx控制技术的开发与应用 氮氧化物（NOx）对环境和人体健康的影响日益引起各国的关注。对于煤粉炉而言，最主要的污染物是粉尘、SO2、NOx，其中前两者已经有一些比较成熟的解决方法，而对与NOx污染则主要从三方面着手：（1）采用低NOx燃烧技术，降低炉内NOx的生成量；（2）炉膛喷脱硝技术，在一定温度条件下还原已生成的NOx，以降低其排放量；（3）在烟道尾部加装脱硝装置，把烟气中的NOx转变成为无害的N2或有用的肥料。实现工业化应用的炉膛喷射脱销工艺主要有两种：选择性催化还原（SCR）脱硝和非选择性催化还原（SNCR）脱硝。这是国内外应用的主要脱硝手段。下面主要介绍这两种方法： 选择性催化还原（SCR）脱硝 SCR工艺本质上就是在一定温度条件下（280-400℃），借助催化剂的帮助，用氨（NH3）来还原NOx的过程，主要反应式为： 4NH3+4NO+O2 4N2+6H2O 4NH3+2NO2+O2 3N2+6H2O 上述第一个反应式是主要的，因为电厂烟气中的NOx中的NO占95%左右，NO2只占很少的一部分。上述反应只有在催化剂的帮助下才能发生。 催化剂主要由金属氧化物构成基体，如V2O5/TiO2等。早期曾用Pt、Pd等贵金属作为催化剂成分，但因为其选择性低及能促使烟气中的SO2转变成SO3带来很大的副作用，从而被淘汰。 TiO2等原料经过一系列加工最后挤压成蜂窝状方形柱体，其高度为1m左右。方形柱体截面上开出许多小孔，小方孔尺寸有4×4、5×5、6×6、7×7等几种，方孔壁厚约为1mm。把许多蜂窝状柱体并行排列起来，成为一个开满小方孔的完整截面。另一种催化剂制成平板，平板与平板有规则组合起来形成长方体截面平板与平板之间有间隙。两种型式的催化剂各有优缺点。烟气垂直地通过这个截面，虽然经过时接触时间不到1秒钟，但已经完成了选择性还原反应，NOx被还原成N2、H2O. 选择性催化还原（SCR）脱硝系统图： SCR系统组成 SCR脱硝系统由三个子系统组成：SCR反应器及辅助系统，氨储存及处理系统，氨注入系统。 SCR工艺流程：还原剂 (氨) 用罐装卡车运输，以液体形态储存于氨罐中；液态氨在注入SCR 系统烟气之前经由蒸发器蒸发气化；气化的氨和稀释空气混合，通过喷氨格栅喷入SCR反应器上游的烟气中；充分混合后的还原剂和烟气在SCR反应器中反应，去除NOx。 非选择性催化还原（SNCR）脱硝 SNCR脱硝技术是将NH3、尿素等还原剂喷入锅炉炉内与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，迅速热分解成NH3，与烟气中的NOx反应生成N2和水，该技术以炉膛为反应器。 SNCR烟气脱硝技术的脱硝效率一般为30%～80%，受锅炉结构尺寸影响很大。采用SNCR技术，目前的趋势是用尿素代替氨作为还原剂。 1、SNCR技术原理 在850～1100℃范围内，NH3或尿素还原NOx的主要反应为： NH3为还原剂 4 NH3 + 4NO +O2 → 4N2 + 6H2O尿素为还原剂 NO+CO(NH2)2 +1/2O2 → 2N2 + CO2 + H2O 2、SNCR系统组成 SNCR系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；在锅炉合适位置注入稀释后的还原剂； 还原剂的计量输出、与水混合稀释；还原剂与烟气混合进行脱硝反应。 3、SNCR 技术特点 技术成熟可靠，还原剂有效利用率高 系统运行稳定 设备模块化，占地小，无副产品，无二次污染 烟气脱硝系统构成： 脱硝系统基本流程和添加剂效果 基于纯氨、氨水和尿素的溶液（比如satamin和carbamin二次添加剂）目前在很大程度上比较流行。 通过选择性非催化还原法，氨基在800℃-1050℃时NO生成氮气和水蒸气： NH2+NO = H2O+N2当使用含氨化合物的水溶液时，化合物分解就会释放出氨气。换言之，只有在雾化流体蒸发后氨气才可以从含氨化合物中挥发出来。 自由基之间的反应选择性并不是很强。因此充足的脱除添加剂还是必要的。图3显示了烟气温度950℃时化学配比因子NSR与NOx脱除量的关系。  图3 化学配比因子NSR与NOx脱除量的关系 流程设计和装置描述 燃料添加剂贮存加料装置 Satamin添加剂是一种专利产品。根据锅炉大小和每年的燃料消耗量，Satamin添加剂一般以每桶200，500和1000公升桶装形式供给。 对于大型装置，一般设置一个较大的储罐和加料控制器，如图3 图3 大型储罐和加料控制器 Satamin和Carbamin是低氨水溶液。因而，在贮料箱的充料过程中，或万一贮料箱遭到破坏，在储存位置附近将不会