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火 电厂烟 气脱 硝

信息来源:发布时间:2021-03-08阅读:515
     2007年底 ,我 国 电力 行 业 发 电 容 量 已 经 达 到713gw,其中火电发电装机容量达 551gw,以火电厂为 主排 放 的 so:及 n 不 断增加 [1-2]。no 是大 气主要 污 染物之 一 ,是造成 酸 雨和光 化学 烟雾 的主要因素。但 目前我国电站环保主要集 中于脱硫处理 ,而在排 放控 制方 面 的规定 刚刚 开始实 施[31,与世 界 先进国家相比有很大差距。随着环保意识的增强 、相关 的法律 法规 的健 全 和执 法力 度 的加大 ,尤其 是 2004—07—0l正 式实 施 的《排 污 费征 收使 用管 理条 例 》规定了每排 放 1kgno.收 费 0.63元之 后 ,对 燃 煤 电厂n 的控制势在必行。
降低 n 的污染主要有 2种措施 :改变燃烧方式 ,控 制 燃 烧 过 程 中 n 的 生成 ,即低 n 燃 烧 技术 ;采用烟气净化技术 ,对生成 的 n 进行处理 ,即烟气脱硝技术[41。本文主要对烟气脱硝 的几种方法进行 介绍
1 方法介绍
1.1 选 择催化 还原 法 (scr)
scr是 目前 最 成熟 的 烟 气脱 硝 技 术 .它 是一 种炉后 脱硝 方法 [习,最早 由 日本 于 20世 纪 60~70年 代后期完成商业运行 ,是利用还原剂(nh,尿素 )在金属 催 化剂 作 用下 ,选 择性 地 与 n 反 应 生 成 n 和h:0,而不是被 0:氧化 ,故称为“选择性”。
1.1.1 催 化 剂 的 选 择
金属催化剂有贵金属和非贵金属 2类。scr工艺 的催 化 剂 材 料 一 般 以 tio:为 载体 ,并 掺 入 v:0和 wo 等 活 性 成 分 ,其 活 性 温 度 在 280~400℃不等 。催化剂的结构可分为蜂窝式和板式 2种 ,蜂窝式催 化剂 具有 模块 化 、比表 面积 大 、全 部 由活性 材料构成 等特 点 ,而板 式催 化剂 不易 积灰 ,对高 尘环 境适应性 强 、压降 小 、比表 面积小 。
1.1.2 还原 剂 的选择
在无 水 氨 、氨水 和尿 素水溶 液 中进行 还原 剂选择 ,首先从安全角度考虑。交通事故 中管路 、储存罐 、槽车罐泄漏 的氨气要 比尿素水溶液 的危险性大得多 。尽 管防范 无水 液 氨的措 施越来 越 周密 ,但相 应 的投资也越大,因此多使用氨水和尿素作为还原剂 .特
别是近 10a,采用尿素作为还原剂 的比例迅速上升。
1.1.3 常用 的方 法
1.1.3.1 氨法 scr
在 选择 催 化还 原工 艺 中,催 化剂 直 接 布置 在锅炉之后 ,即通常所说的高灰分烟气段布置[61。烟气中氮的氧化物主要成分是 no和 no:,其主要反应方程式 为 :
4nh3 4no o2=4n2t 6h20,
8nh3 6no2=7n2t 12h20。
nhjno 为 0.9时,no 的脱除率可达 90%。在不添加催化剂的情况下 ,较理想的 no 还原温 度为 800~900oc。当温度 低于 800℃时 ,反应很 缓慢 ,需 要添 加催 化 剂 i。根据 所选 用 的催 化 剂 的种类 ,反应 温度可 以选择 在 250~420 ,甚 至可 以低 到80~150 。
1.1_3.2 尿 素法 scr
尿 素法 scr是 利用设 备将 尿素 转化 为 氨 ,然 后输 送 至 scr触媒 反 应器 。转换 的方 法 为 :将 尿素 注入一个分解室中,此分解室设定了尿素分解需要的混合 时间 、驻 留时 间及 温度 ,由分解 室分解 出来 的氨基产 物 即成 为 scr的 还原剂 ,通 过触媒 实施 化学 反应后生 成 nh,及 coj】。主要 化学 反应方程 式 为 :
nh2conh2 h2o=2nh3t co2t。
1.1.4
缺 点
燃 料 中含有硫 分 ,燃 烧过程 中可生 成一定 量 的so :添 加催化 剂后 ,在 有氧条 件下 ,so 的生 成量大幅增 加 ,并与 过量 的 nh 生成 nhhso。nhhso具有腐蚀性和粘性 ,可导致尾部烟道设备损坏。虽然so,的生成量有限 ,但其造成的影响不可低估 。另
外 ,催化剂 中毒现 象也不 容忽视 。
1.2 选择非 催化还 原法 (sncr)
选 择 非 催化 还 原 法是 不使 用催 化 剂ll3]、温 度 在850~1100 还原 n0 的方法 。
1.2.1 还 原 剂 的 选 择
尿素较 氨 有更 好 的锅 炉 内分 布性 能 及安 全性 ,因此 ,在 大型锅 炉 上 ,sncr一 般采 用尿 素作 为还原剂 。
1.2.2 喷射 器的安 装
对于 大容量锅 炉 .要 将多个 喷射器 安装 在锅炉的不 同部位 ,且 能通 过 izm 模块 进行 独立 操 作或联合 操作 。对 反应 剂 喷人 量 和喷 人部 位进 行 控制 ,使sncr系统 对 锅炉 负荷 变动 和氨 的逃 逸量 控 制具 有可操作性 。喷射 区数 量和部 位 由锅 炉的温 度场 和流场确定 ,应用流场和化学反应的数值模拟优化喷射部位 =典 型 的设 计是 :设 置 1~5个喷射 区 ,每 个 区设置 4~12个 喷射 器 ,喷射 器一 般 布 置在 锅炉 的过热器和再 热器 之间 ,对 于改造 的老锅 炉 ,也 可设在 水冷壁区。当温度过高时氮被氧化 ,生成更多的氧化氮 ;当温度过低 时 ,尿 素转化率 降低 ,并形成 氨[14-15】。
1.2.3 常用 的方法
sncr工 艺的技术 主要有 以下 3种 :
(1)美 国 exxon公 司的 thermaldenox工艺 :过 程 中喷人 nh ,反应 温度 为 870~1200 ,燃 油 和燃 煤 电站 锅炉 的脱 氮率可达 40%~60%。
(2)美 国 燃 烧 技 术 公 司 (nft)的 noxout技术 :过程 中喷人 尿 素 ,反 应 温度 为 900~1000℃ ,尿素溶 液可直 接喷人 锅炉炉 膛 ,若 同时 喷石灰水 还可进行脱 硫 。该技术 目前在 美 国和欧洲 已得到商 业应用 ,脱 氮率 达 35%~70%。
(3)emcoter公 司的二 级 denox技术 :过程 中喷人 尿素 和 甲醇 ,该系统 的第 1台反 应装 置 安装于kva basel城市垃 圾焚烧 炉上 ,获得 65%~80%的脱氮率 。
1.2.4 工艺特 点
(1)投资少 ,是 scr投资的 20%~30%:脱 no率 中等 ,为25%~40% ;不使 用催 化 剂 ,因而 不会 提高烟气中s0 的氧化率,s0 浓度不会增加,生成的nh,hso 造成 空气预 热器 的堵 塞 和腐蚀程度 比 scr低 。
(2)布 置 相 对简 易 ,且 工 程 造价 低 、占地 面 积小 、维 护 简便 ,目前更 适合 老 厂改 造 .新炉 可 依锅 炉设 计 配合 使用 。
1.3 sncr/scr组 合法
sncr/scr组合 法 于 20世纪 90年代 后期 研 发成功 ,并成熟 应用 于多数 大型燃煤 机组 。该技 术结合了 scr 和 sncr 系统 的优点 ,适合 新建 大型 机组 .同时也适用 场地狭 窄 的老厂 改造 。应用 于 sncr法的 化 学还 原 剂 被 设 计成 炉 内脱 硝 后 ,余 氨 再进 入scr 的催 化反 应装置 实施脱 硝 ,脱 硝效率 最高可 达90%。使 用 的还原 剂为尿 素 ,可省 去喷氨 系统_163。sncr/scr组合技 术 可节 省大 量 电厂脱 硝运 转费用 ,是 目前 电厂最经 济 的脱 硝方式 。
1.4 活性 炭法 (ac)
利 用活 性炭特 有的大 比表 面积 、多空隙进 行脱硫 或 是脱硝 ,烟气 (温 度 为 90~150℃)经除尘器 后便进入 吸附塔 进行 喷水 冷却 。向吸附塔 中喷氨气 ,氨气与 n0在 活性 炭的催化 还原作 用下 生成 n ,实现脱硝 的 目的。优 点是吸 附容量 大 、吸 附过程 和催化 过程 的动力 学过程快 、活性炭 可再生 、机械稳定性 高 ,缺点是易形成热点甚至引起着火 、设备的体积大 、脱硝成本高。
1.5 snox/desonox法
丹 麦 的 snox法 和德 国的 desonox法 是使用催化剂联合进行脱硫脱硝的 2种方法 ,从除尘器出来 的烟 气进 入催 化剂 反应 器 进行 no 还原 ,这 一 点与 用于 scr设 备 的方 法相 似 :将 烟气 加 热 到 400~420 ;送 人催 化反 应器 ,使 so 氧化 成 so ;在换 热器 中 s0 与水 汽结合 成为硫 酸 。
两种 方法 的基本原 理相 同 ,区别在 于氧化 和催化 还 原剂 是 布 置在 单 独 的反 应 器 (snox)里还 是 联合反应器 (desonox)~。因为脱硫和脱硝的运行温度 不 同 ,单 独 的反应 器 可以单 独调 节至 最佳 温度 ;在联 合反应 器 中布置 的是 由技 术制造 商 自己开发 的一种 特殊 的高 温催化 还原 剂 。
3 发展规划
     近几 年 ,新建 大型燃 煤 机组都 按要 求 同步采 用低 no 燃烧方式 ,一批现有 电厂结合技术改造也安装 了低 no 燃 烧器 。综合 考 虑我 国的技 术经 济发 展水 平 和 电力 企 业 的承 受 能 力 ,今 后 将 继 续 应 用 低no 燃烧技术 ,继续研究脱硝效率更高 、经济性更好的低 no 燃 烧 技术 ,为大 型 火力 发 电机组 提 供 新一代燃 烧技 术 ,也 为 scr和 sncr 技术 的应用 提 供配套技术[20-24]。
应 考 虑 在 燃 烧 无 烟 煤 的发 电 厂 建 立 scr 和sncr技 术 的工程 示 范 。通 过示 范 工程 ,引进 、消化国外技术 ,培育出掌握先进烟气脱硝技术 、具有市场竞争能力的工程公司,为烟气脱硝的参数选取、机组匹配 和技 术方法 选择 等提 供科 学依 据 ,从 而 建立 我国的烟气脱 硝工 程标 准体 系。
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