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化工人必备干货—烟气脱硝技术方案的对比及其介绍

来源:环保设备网
时间:2019-09-17 22:53:07
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化工人必备干货—烟气脱硝技术方案的对比及其介绍1.NOx的生成机理NOx生成机理主要有燃料型、热力型及快速型三种。燃料型NOx约占总NOx的80-90%;其次是热力型,主要是由于炉

1.NOx的生成机理
NOx生成机理主要有燃料型、热力型及快速型三种。燃料型NOx约占总NOx的80-90%;其次是热力型,主要是由于炉内局部高温造成,也可采用适当措施加时控制;快速型NOx生成量很少。
(1)燃料型NOx
燃料型NOx是由化学地结合在燃料中的杂环氮化物热分解,并与氧化合而生成的NOx,其生成量与燃料中氮的含量有很大关系,当燃烧中氮的含量超过0.1%时,结合在燃料的氮转化为NOx的量占主要地位,如煤的含氮量一般为0.5——2.5%;燃料NOx的形成可占生成总量的60%以上,燃料氮转化为NOx量主要取决于空气过剩系数,空气过剩系数降低,NOx的生成量也降低,这是因为在缺氧状态下,燃料中挥发出来的氮与碳、氢竞争不足的氧,由于氮缺乏竞争能力,而减少了NOx的形成。
(2)热力型NOx
热力型NOx的生成机理是高温下空气的N2氧化形成NO,其主成速度与燃烧温度有很大关系,当燃烧温度低于1400℃时热力NOx生成速度较慢,当温度高于1400℃反应明显加快,根据阿累尼乌斯定律,反应速度按指数规律增加。这说明,在实际炉内温度分别不均匀的情况下,局部高温的地方会生成很多的NOx,并会对整个炉内的NOx生成量起决定性影响。热力NOx的生成量则与空气过剩系数有很大关系,氧浓度增加,NOx生成量也增加。当出现15%的过量空气时,NOx生成量达到最大,当过量空气超过15%时,由于燃料被稀释,燃烧温度下降,反而会导致NOx生成减少。热力NOx的生成还与烟气在高温区的停留时间有关,停留时间越长,NOx越多,这是因为在炉膛燃烧温度下,NOx的生成反应还未达到平衡,因而NOx的生成量将随烟气在高温区的停留时间增长而增加。
(3)快速型NOx
快速NOx是1971年Fenimore根据碳氢燃料预混火焰的轴向NOx分布实验结果提出的,是燃料在燃烧过程中碳氢化合物分解的中间产物N2反应生成的氮氧化合物,其生成速度极快,主要在火焰面上形成,且生成量较小,一般在5%以下,其主要反应如下:在温度低于2000K(1727℃)时,NOx主成主要通过CH-N2反应,在不含氮的碳氢燃料低温燃烧时,需重点考虑快速NOx的生成。
烟气脱硝主要工艺
在烟气净化技术上控制NOx排放,目前主要方法有选择性非催化还原SNCR、选择性催化还原SCR、低氮燃烧技术和电子束照射法、臭氧氧化法、吸附法、氧化吸收法等。其中,选择性非催化还原SNCR、选择性催化还原SCR,低氮燃烧,臭氧氧化法等技术已商业化。
脱硝工艺选择原则
烟气脱硝技术繁多,对于脱硝工艺的选择,一般遵循以下一个原则:
(1)NOx排放浓度、排放量均能满足国家、当地有关部门的环保排放标准要求。
(2)技术成熟,运行可靠,有良好的运行业绩。
(3)脱硝剂有可靠稳定的来源,贮存输送方便、安全,质优价廉。
(4)能源消耗少,资源消耗少,运行费用低。
(5)脱硝过程不对环境产生二次污染。
(6)工艺系统对煤种适应性强,能够适应燃煤含氮量在一定范围内的变化。
(7)脱硝装置工艺简单,布置合理,占地面积小,对电厂原有各系统影响小。
(8)脱硝的主要装置和设备为国产化或能逐步实现国产化。
电子束法、吸附法、在国内的应用业绩很少,SNCR、SCR、和低氮燃烧,目前国内主流的电厂应用较多的脱销方法,臭氧氧化法为国外输入的新型脱硝工艺,目前已在多家石化企业投入运行。
下表详细比较了SNCR、SCR、臭氧氧化法和低氮燃烧这四种较为常见的烟气脱硝方法。
低氮燃烧技术初投资少,运行成本几乎为零,改造施工周期短,不需要对锅炉做较大的改动,对锅炉运行影响较小,但脱硝效率较低,只采用单一低氮燃烧技术难以保证达标排放,需与其他炉后脱硝配合实施。
SCR投资和运行费用较高;需要对锅炉尾部受热面做一定改造,增加引风机压头1000Pa左右,对锅炉运行的影响大,动改量大,改造难度大,系统复杂;除脱硝剂运行耗费外,还需考虑催化剂更换费用。但其技术成熟,脱硝效率高,,最高可达90%,目前大多数大型煤粉发电锅炉均采用SCR脱硝。
SNCR脱硝系统简单,动改量少,但脱硝效率较低,且对反应温度要求较高,难以适应锅炉负荷变化,对于煤粉锅炉脱硝效率很难保证,难以保证达标排放。
臭氧氧化法为新型技术,国外使用较多,目前在国内应用呈上升趋势,已在中石化、中石油、中国化工等多家企业中使用,具有改造方便、运行灵活、不需对锅炉改造、不影响锅炉运行等特点,与铵法脱硫配合还可提高化肥产量及品质,但运行电耗高,受氧气源制约,尚无国内燃煤电厂应用业绩。