烟气脱硝氨系统的介绍

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1、烟气脱硝氨系统的介绍大唐环境科技工程有限公司目 录一、氨介质特性的介绍 二、液氨的贮存运输和装卸 三、SCR还原剂的三种使用形式 四、脱硝氨系统主要设备及选型原则 五、氨区布置的原则一、氨介质特性的介绍1.1 氨的性质 氨的一般性质： 无色具有强烈的刺激性和腐蚀性的气体，比空气轻， 极易溶与水，常温下，1体积水大约溶解700体积的氨 。 （红色喷泉实验）分子形状：三角锥形 分子极性：极性分子 氨的分子量为17.032； 沸点为-33.3（1个大气压下）， 氨在 常态下呈气体。氨的一般性质氨的一般性质自燃点651; 临界温度132.4 熔点-77.7;氨的蒸发热为5.5kcal/mol(-33.

2、3); 氨的毒性:氨属于中毒类.； 氨的的警告特性：浓度为5ppm时，有强烈 的刺激气味；浓度为20-25ppm时，眼睛和 喉有刺激感。爆炸极限:在空气中15.5%-28.0%(室温);在空气中14.5%- 29.5%(100)；在石油化工企业防火规范中，可燃 气体的火灾危险分类中氨属于乙类。液氨的密度随着温度不同而不同,温度下降密度上升。 (620-680kg/m3) 氨的一般性质氨的饱和蒸汽压特性 -33.3时蒸汽压力为1个大气压, 4 时为4个大气压, 40时为16个大气压.液氨受热压力急速升高液氨的饱和蒸汽压随温度升高而升高，液氨也 随温度升高而膨胀，虽然液体膨胀系数小，但液 体具有不

3、可压缩性，气隙太小，温度略有升高都 会使压力急剧增高，可能导致容器发生爆炸。小结氨介质的物理特性液氨受热压力急速升高，存贮时要考虑贮 存系数；氨的汽化潜热比较大，常用作制冷 剂；氨属火灾、爆炸危险物质；氨属于有毒 物质。1.2 氨的化学性质 碱性 1.跟水反应 NH3+H2O -NH3H2O - NH4+OH 2跟酸反应NH3+HCL(H2SO4) -NH4CL (NH4HSO4) 还原性 1.4NH3+5O2-4NO+6H2O(催化剂) 2. 4NH3+3O2-4N2+6H2O+Q(在纯氧中燃烧) 3.2NH3 + 3CuO- 3Cu + N2+ 3H2O (氨能腐蚀铜 ) 4. NH3+N

4、Ox-N2+H2O(催化剂 脱硝的化学反应)小结氨的化学性质氨与水反应生成一水合氨,其中一小部分发生电离, 生成铵根离子和氢氧根,并且该反应是可逆的,因此氨 水容器要密闭保存；氨既能与挥发性酸反应也能与 不挥发性酸反应生成铵盐；氨在纯氧中可以燃烧,氨 在空气不能燃烧,但可以发生爆炸；氨能腐蚀铜,所以 与液氨接触的容器、管道及阀门不能用含铜的材质 ；氨具有还原性，可用作烟气脱硝系统的还原剂。1.3 氨的来源 （1）实验室制法：用氯化铵固体和熟石灰固体混 合后加热制取 2NH4Cl + Ca(OH)2 CaCl2 + 2NH3 + 2H2O（2）工业制氨： N2 +3 H2 2NH3 （高温高压在

5、催化剂的作用下）（3）有机物的分解会产生少量的氨（环境污染）二、液氨的贮存运输和装卸由于液氨在常温下平衡压力较高,因此贮存运输和 装卸时,要考虑符合其物化性质和有关压力容器的 规定 2.1 氨的贮存液氨贮存方式由于温度、压力的条件不同，应 按照各国的规定选用贮存容器。（1）贮运器：贮罐、槽车和钢瓶 （2）贮存形式：加压常温、加压低温、常压低温液氨贮存的选择选用贮罐类型时，要注意温度、容积和贮量 的关系。因为液氨体积随温度的下降而减少，因 此等量的氨，在冷冻贮存时其容积比常温贮存小 。如贮存1t液氨在40时为1.86m3，-33.3时只 有1.56m3。此外，由于温度升高引起液氨膨胀， 因此常温

6、贮存要留10%-15%的余量。液氨贮存选用形式见下表 类类型外型最大容 量/t 加压 常温卧式 圆柱45-270加压 低温球形450- 3000常压 低温立式 圆柱3600- 54500液氨贮存形式的小结加压常温贮存适于小规模的贮存，加压低温贮存 适于中等规模的贮存，常压低温贮存适于大规模的贮存 。2.2 氨的运输（1）液氨的运输一般分为槽罐运输（公路、铁 路）和管道运输2.2 氨的运输（1）液氨的运输一般分为槽罐运输（公路、铁路）和 管道运输铁路运输最为普遍，比起管道运输和水运，铁路运输 主要用于中等距离运输。公路运输液氨是卡车槽罐运输 ，主要用于短距途运输，并且运输费用最高，主要是铁 路不

7、能达到的地方。管道输送能力比较大，要有较高的 控制水平。投运前要进行防腐绝缘、管道清扫、试压、 置换等程序。2.3 氨的装卸加压常温液氨贮罐的装卸一般采用输送泵进行装卸，也可采用压缩机装卸 压缩机抽出要充装贮罐上部的气氨，压入槽车贮罐内，这时，槽 车贮罐内的压力升高，要充装贮罐压力降低，产生压差，液氨就 被输出。当用泵来输送液氨时，如齿轮泵或活塞泵，常备有旁路管线和 调节器，当液氨输往供料槽时，使泵不发生气阻现象。液氨卸车示意图2.4 液氨装卸中氨的回收装卸中，由于压差和温度的关系，或者装卸 器具中的残氨，必须进行回收。据统计每装卸 100t液氨可回收3-5t。三、SCR还原剂的三种使用形式脱

8、硝的原理示意图3.1无水氨SCR脱硝系统用的还应剂为纯氨，其品质符合国家 标准GB536-88液体无水氨技术指标的要求， 如下表：指标名称单位合格品备 注 氨含量%99.6残留物含量%0.4重量法 水分%油含量mg/kg重量法红外光谱法铁含量mg/kg 密度kg/L25时沸点标准大气压液氨品质参数表 . 理化特性：无水氨（Anhydrous Ammonia），又名液氨 ，为GB12268-90规定的危险品，危险物编号 230032. 氨逸散后的特性：液态氨变气态氨时会形成氨 云，另外液氨泄入空气时，会形成液体氨滴，所 以当氨气泄漏时，氨气并不自然的往空中扩散， 而会在地面滞留 。3. 燃烧爆炸

9、性及腐蚀性： 蒸气与空气混合物爆炸极限15-28%，氨和空气 混合物达到上述浓度范围遇明火会燃烧和爆炸。4. 对人体的危害性：若与氨直接接触，会刺激皮肤，灼伤眼睛，使 眼睛暂时或永久失明，并导致头痛，恶心，呕吐 等。严重时，会导致系统积水（肺或喉部水肿）， 可能导致死亡。长期暴露在氨气中，会伤肺，导致产生咳嗽或 呼吸急促的支气管炎。4无水氨的工艺流程图：3.2有水氨SCR 有水氨即为氨的水溶液。1理化特性：有水氨（Ammonia Water)， 为GB12268-90规定之危险品，危险物编号为 22025 分子式：NH3OH,分子量35，相对溶解度0.91， 无色透明液体，有强烈的刺激性气味

10、用于脱硝的还原剂通常采用20% 22%浓度的氨 水2. 燃烧爆炸性及腐蚀性： 其水溶液呈强碱性，强腐蚀性，当空气中氨气在 15 28%爆炸界限范围内，会有爆炸的危险性， 所以氨水具有燃烧、爆炸及腐蚀的危害性 禁忌物：酸类、铜3. 对人体的危害性： 氨水对生理组织具有强烈腐蚀作用,其暴露途径与 液氨非常相似，而对人体的危害可能造成严重刺激 或灼伤、角膜伤害、反胃、呕吐、腹泻等现象，也 可能造成皮肤病、呼吸系统疾病加剧等。4有水氨SCR工艺流程图3.3 尿素法SCR 尿素法SCR即是利用一种装置将尿素转换为 氨，之后输送至SCR触媒反应器，在触媒的作用 下，脱去烟气中氮氧化物的方法。尿素在分解室

11、中分解成氨之方法有热解法和水解法二种 。 它转换的方法为将尿素注入一分解室中,分解室提 供尿素分解所需的混合空间,停留时间、温度及压 力,由此室分解出来之氨及氮基产物即成为SCR的 还原剂。热分解法与水解法的比较 热分解法水解法操作条件高温高温高压动态 反应快（5-30秒）慢尿素溶液浓度高（40-50%）低操作成本低高加热方式气体燃料或柴油蒸汽优缺点 1.良好的氨气排出控制 2.简单 直接操作1.用水量大，易造成 能量的消耗 2.易生成残留尿素聚 合物 3.使用高压装置，易 产生安全问题1.尿素的理化特性： 尿素分子式是NH2CONH2，学名为碳酰二胺，分 子量：60.06，含氮(N)通常大于

12、46%，显白色或浅 黄色的结晶体。它易溶于水，水溶液呈中性，吸湿 性较强，熔点132.7，加热到160 左右尿素会 分解。 2. 危险性： 与无水氨及有水氨相比，理化性质比较稳定。 尿素在运输、储存中无需安全及危险性的考量，更 不须任何的紧急程序来确保安全。 使用尿素取代液氨运用于脱硝装置中可获得较佳的 安全环境，因为尿素是在喷进混合燃烧室之后转化 成氨，实现氧化还原反应的，因此，可以避免氨在 电厂储存及管路、阀门泄露而造成的人体伤害 3.尿素法SCR的工艺流程图3.4 三种形式SCR还原剂经济性比较还原 剂设备投资 费用操作费 用运输费 用安全要 求无水氨 低低低高有水氨 高150%高400

13、%高500%低尿素高300%高150%高150%低3.5世界SCR还原剂使用现状70年 代无水氨 日本、韩国、台湾（90%无 水氨，10%氨水、尿素）80年 代氨水欧洲（20%无水氨， 50%氨 水，30%尿素）90年 代尿素美国（近年来，新建SCR装 置均选用尿素作为还 原剂）四、脱硝氨系统主要设备及选型原则4.1脱硝系统氨区的主要设备卸料压缩机、液氨储罐、液氨蒸发器、氨气缓冲槽、稀释风机、 氨气稀释槽、氨气泄漏检测器、排放系统、氮气吹扫系统。(1)卸料压缩机作用：抽取氨储罐中的氨气经压缩后将槽车的液氨推挤到液 氨储罐中型式：离心、活塞式、螺杆式确定参数：（进口压力、温度、排气量）假设来氨的

14、温度为0-4bar进口压力为：4bar出口压力为：4bar+压面压差+管道阻力排气量相当于被抽出的气氨量加上蒸发量并且留出相应裕度。(2）氨储罐型式：卧式储存方式：加压常温材质：16MnR设计温度：（-33.3-50）罐的容积：贮存量/充装系数（一般为0.85-0.9）。罐要有相应的液位计、安全阀、排放、放空、排油、温度、压 力等接口。参考图型： (3）液氨供应泵在气候温度低的地方可用，液氨进入蒸发槽采用液氨泵来实现 。首先要进行系统分析计算。确定参数：（泵出入口压力及泵需要的出力）(5）液氨蒸发器作用：提供液氨蒸发所需要的热量型式：蒸汽加热、电加热、水浴加热 水浴加热式是SCR系统中常用的一

15、种形式参考图形确定参数：根据液氨的蒸发量、液氨及加热介质的物化参数 确定加热面积（5）氨气缓冲罐作用：消除压力波动确定参数：容积尺寸（经验值、消除压力波动同时注意调整时 间）要设安全阀和排液口参考图形（(6)氨气稀释槽 作用：回收系统管道、储罐及安全阀等处排放的氨气，稀释后变 成一定浓度的氨水，排放至污水坑。型式：常压立式容积：要考虑充足的停留时间及回收气量参考图形（7）稀释风机型式：离心式确定参数（进出口压力、风量）气象条件（大气压、温度）风机的作用：变成非爆炸性的气体（8）氨气泄漏检测器作用：检测氨气的泄漏，并显示大气中氨的浓度相关规范（可燃、有毒）大气氨浓度限制检测器的覆盖范围（9）排放

16、系统作用：使液氨储存和供应系统的氨排放管路为一个封闭系统 ，将由氨气稀释槽吸收成氨水后排放至污水坑，再由废水泵送到废 水处理站。排放系统主要是考虑充分的停留时间废水排放泵要考虑好扬程和流量（10）氮气吹扫系统作用：保持系统的严密性防止氨气泄漏及氨气与空气的混合 造成爆炸。设置位置：压缩机前；贮罐至压缩机；缓冲罐至烟道确定参数：氮气的压力五、氨区布置的原则5.2 布置的原则5.1 相关规范建筑防火规范石油化工企业防火规范爆炸和火灾危 险环境电力装置设计规范石油化工企业可燃气体和有毒气体 检测报报警设计规范（1）区域规划（全年最小频率风向的上风侧） （2）确定装置类别 （3）确定罐区与周边建筑物的防火间距 （4）确定罐区与厂内主要道路及次要道路的防火间距 （5）确定罐区内设备的防火间距 （6）罐区要设防火堤 （7）罐区