1. 選擇性催化還原(SCR)脫硝技術(shù)
SCR脫硝工藝是利用催化劑,在一定溫度下(270~400℃),使煙氣中的NOx與來自還原劑供應(yīng)系統(tǒng)的氨氣混合后發(fā)生選擇性催化還原反應(yīng),生成氮?dú)夂退瑥亩鴾p少NOx的排放量,減輕煙氣對環(huán)境的污染。
SCR反應(yīng)過程中使用的還原劑可以為液氨、氨水(25%NH3)或者尿素 。
SCR脫硝工藝系統(tǒng)可分為液氨儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)(液氨為還原劑)、氨氣制備和供應(yīng)系統(tǒng)、氨/空氣混合系統(tǒng)、氨噴射系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、SCR反應(yīng)器系統(tǒng)和氨氣應(yīng)急處理系統(tǒng)等。
SNCR脫硝效率在大型燃煤機(jī)組中可達(dá) 25%~40% ,對小型機(jī)組可達(dá) 80%。由于該法受鍋爐結(jié)構(gòu)尺寸影響很大,多用作低氮燃燒技術(shù)的補(bǔ)充處理手段。其工程造價(jià)低、布置簡易、占地面積小,適合老廠改造,新廠可以根據(jù)鍋爐設(shè)計(jì)配合使用。
而選擇性催化還原技術(shù)(SCR) 是目前成熟的煙氣脫硝技術(shù), 它是一種爐后脫硝方法,早由日本于 20 世紀(jì) 60~70 年代后期完成商業(yè)運(yùn)行,是利用還原劑(NH3, 尿素)在金屬催化劑作用下, 選擇性地與 NOx 反應(yīng)生成 N2 和H2O, 而不是被 O2 氧化, 故稱為“選擇性”。目前世界行的 SCR工藝主要分為氨法SCR和尿素法 SCR 2種。選擇性催化還原(SCR)脫硝技術(shù)SCR脫硝工藝是利用催化劑,在一定溫度下(270~400℃),使煙氣中的NOx與來自還原劑供應(yīng)系統(tǒng)的氨氣混合后發(fā)生選擇性催化還原反應(yīng),生成氮?dú)夂退瑥亩鴾p少NOx的排放量,減輕煙氣對環(huán)境的污染。此 2種方法都是利用氨對NOx的還原功能 ,在催化劑的作用下將 NOx (主要是NO)還原為對大氣沒有多少影響的 N2和水 ,還原劑為 NH3。
目前,在SCR中使用的催化劑大多以TiO2為載體,以V2O5或V2 O5 -WO3或V2O5-MoO3為活性成分,制成蜂窩式、板式或波紋式三種類型。應(yīng)用于煙氣脫硝中的SCR催化劑可分為高溫催化劑(345℃~590℃)、中溫催化劑(260℃~380℃)和低溫催化劑(80℃~300℃),不同的催化劑適宜的反應(yīng)溫度不同。如果反應(yīng)溫度偏低,催化劑的活性會(huì)降低,導(dǎo)致脫硝效率下降,且如果催化劑持續(xù)在低溫下運(yùn)行會(huì)使催化劑發(fā)生損壞;如果反應(yīng)溫度過高,NH3容易被氧化,NOx生成量增加,還會(huì)引起催化劑材料的相變,使催化劑的活性退化。這就在操作壓力較低的情況下比其他噴嘴能產(chǎn)生更小的液滴,實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的液滴尺寸控制。目前,國內(nèi)外SCR系統(tǒng)大多采用高溫催化劑,反應(yīng)溫度區(qū)間為315℃~400℃。該方法在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)缺點(diǎn)如下。
優(yōu)點(diǎn):該法脫硝,價(jià)格相對低廉,目前廣泛應(yīng)用在國內(nèi)外工程中,成為電站煙氣脫硝的主流技術(shù)。
缺點(diǎn):燃料中含有硫分, 燃燒過程中可生成一定量的SO3。添加催化劑后, 在有氧條件下, SO3 的生成量大幅增加, 并與過量的 NH3 生成 NH4HSO4。NH4HSO4具有腐蝕性和粘性, 可導(dǎo)致尾部煙道設(shè)備損壞。因此噴槍關(guān)鍵部位如噴槍桿和噴嘴具有耐高溫、耐磨損、耐腐蝕等特性,本公司噴槍采用特殊材料加工很好的解決了易磨損不耐腐蝕等缺點(diǎn),大大提高噴槍使用壽命。雖然SO3 的生成量有限, 但其造成的影響不可低估。另外,催化劑現(xiàn)象也不容忽視。
產(chǎn)品特點(diǎn):
1.噴嘴采用耐高溫、耐腐蝕的特質(zhì)合金材質(zhì),在高溫?zé)煔庵虚L期使用不腐蝕、不變形。
2.噴射出的霧滴顆粒非常細(xì)密均勻,確保噴射的穿透性。噴霧覆蓋均勻,確保還原劑溶液與煙氣在分解爐(鍋爐)內(nèi)混合充分均勻。
3.內(nèi)部混合式霧化,氣水壓力不超過0.6Mpa,節(jié)能顯著。
4.流量從0.15L/min到8.5L/min線性調(diào)節(jié),實(shí)現(xiàn)不同工況下還原劑噴射量需求。
5.水霧從噴嘴出口吐出時(shí)速達(dá)40m/s,保證了還原劑能夠與煙氣充分混合,從而提高了脫硝效率。
6.由于讓液體和氣體混合,成為比單流體噴嘴更微小的顆粒。
7.液流量的調(diào)節(jié)范圍大。
8.基于比單流體噴嘴大的口徑,所以異物堵塞現(xiàn)象得到改善。
9.氣體的比例(水氣體積比)越高顆粒直徑就越變細(xì)。
循環(huán)流化床窯爐鍋爐環(huán)保噴槍的研究比較:
首先,根據(jù)噴槍結(jié)構(gòu)及工作原理。一種為傳統(tǒng)的壓縮空氣氣力霧化噴槍,一種為循環(huán)流化床鍋爐脫硝設(shè)計(jì)的機(jī)械霧化噴槍。
霧化噴槍,噴槍結(jié)構(gòu)主要由如下及部分組成:還原劑通道、霧化風(fēng)通道、機(jī)械霧化噴嘴、快速接頭等組成。噴槍各部件均采用不銹鋼材料制造,機(jī)械霧化噴嘴多采用進(jìn)口316L,310S不銹鋼制作。
霧化噴槍安裝時(shí)裝在爐墻上預(yù)埋的套管內(nèi),套管與爐墻平齊,噴槍通過法蘭固定在套管上,安裝時(shí)噴槍外管與預(yù)埋套管平齊,噴槍噴嘴裝配時(shí)與噴槍外管向爐外縮數(shù)毫米。噴槍尾部兩接口通過快速接頭分別接還原劑和霧化風(fēng)。該系列噴槍有寬泛的流量調(diào)節(jié)范圍,在較低的氣壓時(shí),也可以實(shí)現(xiàn)微細(xì)的霧化效果,而且在流量變化時(shí),其霧化效果基本保持不變。鍋爐和脫硝系統(tǒng)運(yùn)行時(shí),還原劑由還原劑通道進(jìn)入霧化噴嘴,經(jīng)機(jī)械力霧化成合適細(xì)度霧滴噴射進(jìn)入反應(yīng)區(qū),鍋爐運(yùn)行時(shí)霧化風(fēng)常開。
其次,霧化風(fēng)的作用。是防止噴嘴快速磨損。循環(huán)流化床內(nèi)煙氣的含塵量遠(yuǎn)高于煤粉鍋爐,旋風(fēng)分離器入口水平通道內(nèi)煙速一般可達(dá)25m/s。因此,傳統(tǒng)的霧化噴槍在這種環(huán)境下面臨快速磨損的問題。脫硝噴槍的霧化風(fēng)套管安裝在爐墻內(nèi),防止噴嘴受到煙氣的直接沖刷。高速霧化風(fēng)包圍著噴嘴隨機(jī)械力霧化后的還原劑溶液一起噴出,在煙氣和噴嘴之間起到隔絕作用,防止?fàn)t內(nèi)氣流受到擾動(dòng)時(shí)煙氣攜帶顆粒直接沖刷噴嘴,保護(hù)噴嘴不受磨損。第二是增加還原劑穿透度。還原劑和煙氣的混合程度是脫硝技術(shù)的關(guān)鍵因素之一。高速霧化風(fēng)的增加可以攜帶著機(jī)械力霧化后的還原劑溶液,深度穿透至煙氣中,從而增加了還原劑與煙氣的混合程度,為保證脫硝率奠定了基礎(chǔ)。第三是增加還原劑霧化細(xì)度。(2)鏈條爐每支噴槍流量50L/h,供方須提供噴嘴的流量范圍,氣耗及壓力使用條件。還原劑的霧化細(xì)度也直接影響的脫硝率,在其他條件同等的情況下,還原劑霧化細(xì)度越細(xì),還原劑表面積越大,與煙氣中的NOx的接觸面積越大,從而增加了脫硝率。第四是防止鍋爐受熱面腐蝕。傳統(tǒng)噴槍在開始噴射或者結(jié)束噴射的間歇,存在還原劑液滴直接滴落到水冷壁壁面上的造成水冷壁腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)。因此,具體使用過程中噴槍的高速霧化風(fēng)包圍著噴嘴,即使在剛開始噴射或者結(jié)束噴射有液滴滴落,也可將其攜帶進(jìn)入爐內(nèi),避免了腐蝕水冷壁的風(fēng)險(xiǎn)。第五是防止噴槍槍體與套管之間堵灰。傳統(tǒng)的噴槍安裝在墻體上,套管與槍體之間極易堵灰,導(dǎo)致噴槍進(jìn)退困難。高速霧化風(fēng)使得煙氣中的灰塵無法在套管內(nèi)積聚。從而保證了槍體的可用率,方便了后期脫硝噴槍的維護(hù)檢修。第六是冷卻噴槍端部。霧化風(fēng)是常溫空氣,來自風(fēng)機(jī)或者壓縮空氣,可以有效冷卻噴槍端部,防止高溫?fù)p壞噴槍。在傳統(tǒng)噴槍的基礎(chǔ)上,所使用的噴槍應(yīng)不存在由于停槍停止運(yùn)行期間套管堵灰無法正常退出爐膛導(dǎo)致噴嘴被高溫?zé)龤Щ蜃冃蔚娘L(fēng)險(xiǎn)。
后,噴槍布置。一般循環(huán)流化床窯爐,鍋爐煙道為矩形,且長寬比一般在2~3范圍內(nèi),所以,流化床鍋爐脫硝設(shè)施噴槍一般在煙道長邊上對稱均布2支噴槍,噴槍流量、霧化交流、霧炬長度和寬度根據(jù)煙道尺寸定制,保證還原劑霧炬覆蓋整個(gè)煙道。因噴槍應(yīng)用場景的特殊性,噴槍桿和噴嘴采用特質(zhì)合金材質(zhì),具有耐高溫、耐磨損、耐腐蝕等特性,提高了噴槍的壽命。再加上煙氣進(jìn)入旋風(fēng)分離器后會(huì)受到強(qiáng)烈擾動(dòng),還原劑與煙氣可進(jìn)一步混合。