3種煙氣脫硝工藝技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較分析

環(huán)保網(wǎng)訊:目前煙氣脫硝工藝主要有選擇性催化還原法(SCR)、選擇性非催化還原法(SNCR)和 SNCR-SCR 混合法 ,簡要介紹這 3 種工藝的反應(yīng)原理 、工藝特點(diǎn), 并對其進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)對比分析。結(jié)果表明:(1)對 NOx 脫除效率要求較高時, 采用 SCR 工藝最經(jīng)濟(jì) ;(2) 新建機(jī)組采用 SCR工藝脫硝比較合適;(3)機(jī)組改造可以采用 SNCR 或 SNCR-SCR 方案 ;(4)SNC R-SCR 混合工藝兼有 SNCR 和 SC R 技術(shù)的優(yōu)點(diǎn), 對 NOx 脫除效率要求不很高時 ,宜采用 SNCR-SCR工藝。

1減少NOx生產(chǎn)的技術(shù)

減少NOx生成的技術(shù)主要在鍋爐燃燒中采用低NOx燃燒器(LNB)、空氣分級燃盡風(fēng)(OFA)、再燃技術(shù)及煙氣再循環(huán)等,但是這些技術(shù)單獨(dú)使用時通常無法滿足較嚴(yán)格的NOx排放標(biāo)準(zhǔn),需要與NOx生成后的脫除技術(shù)共同使用。

2NOx生成后的脫除技術(shù)

NOx生成后的脫除技術(shù)主要是通過添加化學(xué)還原劑與NOx發(fā)生化學(xué)反應(yīng),使之轉(zhuǎn)化為氮?dú)?N2)及水(H2O),如SCR法、SNCR法以及SNCR-SCR混合法。

2.1SCR法

SCR技術(shù)對NOx的脫除率可達(dá)到80%～90%,是脫硝效率最高、最為成熟的脫硝技術(shù),其有效反應(yīng)溫度范圍較低,約在320～400℃之間,反應(yīng)式為:

4NH3+4NO+O2催化劑4N2+6H2O

4NH3+2NO2+O2催化劑6N2+6H2O

SCR工藝的核心裝置是脫硝反應(yīng)器。在燃煤鍋爐中,由于煙氣中的含塵量很高,因而一般采用垂直氣流布置方式。在SCR系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,最重要的運(yùn)行參數(shù)是煙氣溫度、煙氣流速、氧氣濃度、SO3濃度、水蒸氣濃度、催化劑活性和氨逃逸等。

2.2SNCR法

SNCR技術(shù)原理是在無催化劑存在的條件下向爐內(nèi)噴射化學(xué)還原劑使之與煙氣中的NOx反應(yīng),將其還原成N2及H2O。使用最廣泛的還原劑為氨或者尿素。還原劑在鍋爐折焰角上方水平煙道處噴入,該處溫度為900～1250℃,當(dāng)NH3/NOx摩爾比為2～2.3時,脫硝效率為30%～50%。當(dāng)反應(yīng)溫度在950℃左右時,其反應(yīng)式為:

當(dāng)溫度過高時,會發(fā)生副反應(yīng),又會重新生成NO,反應(yīng)式如下:

溫度過低時反應(yīng)速度減慢,所以溫度的控制至關(guān)重要。該工藝不需要催化劑,但脫硝效率低,同時高溫噴射對鍋爐受熱面的安全有一定影響。

2.3SNCR-SCR混合法

SNCR-SCR混合法結(jié)合了SCR技術(shù)高效和SNCR技術(shù)低成本的特點(diǎn),其通過布置在鍋爐爐墻上的噴射系統(tǒng)先將還原劑噴入爐膛,還原劑在高溫下與煙氣中NOx發(fā)生非催化還原反應(yīng),實(shí)現(xiàn)初步脫硝。然后未反應(yīng)完的還原劑進(jìn)入反應(yīng)器進(jìn)一步脫硝。SNCR-SCR混合法可利用前部逃逸的還原劑作為后部SCR的還原劑,從而可使脫硝效率逐步升高最終可達(dá)80%以上。

3SCR、SNCR以及SNCR-SCR脫硝法的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析

SCR法、SNCR法以及SNCR-SCR混合法脫硝工藝特性比較見表1。由表1可以看出,SCR技術(shù)成熟、運(yùn)行可靠、便于維護(hù),對NOx脫除效率要求較高時經(jīng)濟(jì)性較好;SNCR占地面積較小,無需增加催化劑反應(yīng)器,成本較低;SNCR-SCR混合法結(jié)合了SCR和SNCR兩種工藝的有利特點(diǎn),能夠節(jié)省催化劑的使用量,降低一定的裝置成本和占地空間。對1臺550MW機(jī)組70%脫硝效率的3種脫硝工藝成本進(jìn)行分析比較,結(jié)果見表2～表4。

4結(jié)論

(1)當(dāng)對NOx脫除效率要求較高時,采用SCR工藝最經(jīng)濟(jì),其可提供一次到位的脫硝方式。

(2)新建機(jī)組采用SCR工藝脫硝比較合適。(3)老機(jī)組脫硝工藝改造可以采用SNCR或SNCR-SCR方案。

(4)SNCR-SCR混合工藝兼有SNCR和SCR技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),對NOx脫除效率要求不很高時,采用SNCR-SCR工藝更合適,項(xiàng)目實(shí)施中可分階段增添設(shè)備及催化劑。

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