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1、工业锅炉减排技术山东铭翔环保科技有限公司山东大学二零一三年三月1选择性非催化还原（SNCR）烟气脱硝技术11.1技术原理11.2技术特点11.4设计要求21.6 1艺流程及主要设备说明 22新型烟气再循环低NOx燃烧技术62.1层燃炉烟气再循环减排NOX的技术原理：62.2技术特点72.2设计指标72.3工艺流程及主要设备72.4关于炉排烧坏的问题83.前置部分气化低NOx高效层状燃烧技术93.1技术原理93.2主要技术特点103.3主要技术指标 113.4工作流程及主要设备 111 选择性非催化还原(SNCR)烟气脱硝技术选择性非催化还原(SNCR)是指无催化剂的作用下，在适合脱硝反应的“温
2、度窗口”内喷入还 原剂将烟气中的氮氧化物还原为无害的氮气和水。该技术一般采用炉内喷氨、尿素或氢氨酸作为 还原剂还原NOx。还原剂只和烟气中的NOx反应，一般不与氧反应，该技术不采用催化剂，所以 这种方法被称为选择性非催化还原法(SNCR)。由于该工艺 不用催化剂，因此必须在高温区加入还 原剂。还原剂喷入炉膛温度为850 1100C的 区域，迅速热分解成NH3,与烟气中的NOx反应生 成N2和水。采用氨作为还原剂的SNCR称为De NOx法，尿素为还原剂的为OxOUT法。SNCR的 脱硝效率一般为30八80%,受炉膛结构尺寸影响很大。1.1技术原理采用NH3作为还原剂，在温度为900C1100C
3、的范圉内，还原NOx的化学反应方程 式主 要为：4NH3+4N0+02f 4N2+6H204NH3+2N0+202 - 3N2+6H208NH3+6N02 - 7N2+12H20而采用尿素作为还原剂还原NOx的主要化学反应为：(NH2)2CO-2NH2 + CONH2+NOTN2+H2OCO+NOTN2+CO21.2技术特点技术成熟可靠，还原剂有效利用率高，系统运行稳定，设备模块化，占地小，无副 产品，无 催化剂。但当温度低于900C时，NH3的反应不完全，造成氨逃逸；当温度高于1100C时，NH3 被 02 氧化为 NO,即 4NH3+5O24NO+6H2。1.3设计指标（1）NOx脱除效率
4、（还原率）:30-60%（2）反应剂与NOx的摩尔比（NSR）: 0.8-1.05（3）达到NOx脱除效率所需的最大反应剂流量（4）最大的NH3逃逸（5）对于多层喷射方式，控制系统适当的负荷跟随能力1.4设计要求（1）具有强的穿透力和合理液滴尺寸的还原反应剂充分分布，与烟气中的NOx良好混 合。（2）维护反应区适当温度范围；（3）在反应区内可获得足够的停留时间（4）具有良好的响应特性的对负荷变化的敏感能跟随的自控系统1.5系统组成SNCR系统烟气脱硝过程是山下面3个系统组成：接收和储存还原剂系统：还原剂的讣量、混合稀释系统；还原剂喷入系统；1.6工艺流程及主要设备说明工艺流程见图lo SNCR
5、系统将细小的尿素溶液雾滴喷入炉膛中并使其均匀分布。SNCR是一个炉内的燃烧后脱硝反应，尿素洛液雾滴在炉膛内相应温度窗口区域的精细 分布程度 是该系统性能的重要影响因素。该系统储存50%质量浓度的尿素溶液并将它循环输送到炉侧，然 后利用工艺水箱提供的稀释水将尿素溶液进行稀释到设定的浓度，并通过讣量模块精确讣量脱硝 反应所需的尿素洛液输送到喷枪。喷枪利用机械雾化和携带风将所需的尿素溶液喷入炉膛中。在相同优化和调试期间，每只枪的雾化性能和流速等 还要根据 锅炉的实际运行负荷和NOx浓度进行进一步的调整以便更好地满足系统要求。冷却空气图1 SNCR烟气脱硝系统工艺流程(1) 干卸料与溶解系统通过单臂吊
6、车把袋装尿素吊至溶解罐上部平台，自动拆包倒入尿素罐，在溶解罐中尿素将制备成 50的尿素溶液，当尿素溶液温度过低式，在线加热器将开始启动并使溶液的温度高于82Co(2) 尿素溶液储罐尿素溶液储罐可满足5天的系统用量(50%尿素溶液)要求，储罐曲玻璃钢(FRP)或不锈 钢(304SS)制造而成。储罐为立式平底结构，装有液位、温度显示仪，装有人孔。梯子，通风 孔。储罐基础为混凝土结构，还原剂储罐露天放置时四周加有隔离防护栏。储罐设有蒸汽伴热系 统，通过温度调节回路使尿素溶液维持在一定温度，并要考虑现场其它情况变量包括地震带、风 载荷，雪载荷和无浓度变化等。（3） 高流量和循环装置（HFD）尿素溶液制
7、备以后，将山高流量和循环装置（HFD）输送给计量和分配装置。HFD装置是一 个独立的高流量传输系统，包括2台全流量的多级SS离心泵，一备一用。内嵌双联式过滤 器、电加热器和用于远程控制和监测的HFD循环系统压力、温度、流动以及浓度仪表等。该2台泵安装在尿素溶液制备车间。（4） 压力控制站压力控制回路可以调节HFD装置为计量装置供应尿素所需的压力，以维持适当的流量好压 力。阀门站在汁量装置的上游维持了足够的化学剂压力，以确保合适的尿素流量。（5）尿素溶液稀释设备尿素溶液稀释设备是利用高流量、高压输送控制把过滤稀释水输送到计量及分配装置。该 装置的主要功能是控制供给喷射区的稀释水的压力和流量。该装
8、置包括两个多级离心泵、在线过 滤器、压力控制阀及所有的用于就地/远程控制的仪表等。所有部件、除了在线过滤器是铜制 外，均有304或316不锈钢制造。（6）喷射区计量装置喷射区计量装置用于精确讣量和独立控制到锅炉内的每个喷射区的反应剂。该装 置采用独 立的化学剂流量控制，通过区域任力控制阀与就地PLC控制器的结合，为复杂的应用情况提供所 需的高水平控制。该装置连续并响应来自继续燃烧控制系统、NOX和氧监视器的控制信号，自动 调节反应器流量，对NOx水平、锅炉负荷、燃料或燃烧方式的变化做出响应，打开或关闭喷射区 或控制其流量。每一个区子装置可相互独立地进行运行和控制，该特性允许隔离每个子装置进行
9、维修且不会严重影响工艺性能或总体的NOx还原效果。（7）送风装置压缩空气或鼓风机可以为SNCR喷枪提供携带风。该模块包括2台风机（一备一用），入 滤网、出口压力表和节气阀。（8）喷射器分配装置喷射器分配装置用于为喷枪提供混合化学剂。分配装置一般安装在靠近喷枪的位置（通常在 同一水平面）。讣量模块为分配装置提供药剂，分配装置将这些药剂分送给每个喷枪。雾化空气和 冷却空气山此装置注入。模块包括流速和压力显示和压缩空气和 化学还原剂量调阀或表。所有管 道、阀门、检测元件均布置在单元式不锈钢底盘上。（9）喷嘴组件尿素溶液枪用于雾化尿素溶液并将其喷入炉膛。采用机械雾化、低压力型，采用风机模块将 雾滴带入
10、锅炉。每个组件包括喷枪及相关组件。（10）控制系统控制室的计算机界面系统是一个人机界面（MMI）,它可以在燃料技术公司提供给客户的控 制室中做到控制、监视和观察趋势。1.7SNCR氨逃逸原因分析SNCR氨逃逸原因主要有两个：一是喷入点烟气温度低影响氨与NOx的反应；二是 喷入的还 原剂过滤和还原剂分布不均匀。还原剂喷入系统必须能将还原剂喷入到炉内最有效的部位，因为NOx的分布在炉膛对流截面 上是经常变化的，如果喷入控制点太少或喷到炉内某个截面上的氨不均匀，则会出现较高的氨逃 逸量。在较大的燃煤锅炉中，还原剂的均匀分布则更困难，因为较长的喷入距离需要相当大的炉 内截面。为保证脱硝反应能充分进行，
11、以最少的喷入NH3量达到最好的还原效果，必须设法使喷入 的NH3与烟气良好地混合。若喷入的NH3不 充分反应则逃逸的NH3与不仅会使烟气中的飞灰容 易沉积在锅炉尾部的受热面上，而且 烟气中NH3遇到S03会产生NH4HSO4易造成空气预热器阻 塞，并有腐蚀危险。但是，由于SNCR工艺中没有催化剂，不会使烟气中的S03浓度增加2-6倍。 在相同的逃逸氨 浓度时，形成（NH4）2SO4和NH4HSO4的可能性较SCR低2.6倍。因此,SNCR 工艺的逃逸氨一般控制在5-15ppm以下，而SCR工艺则必须控制在l-5ppmo2新型烟气再循环低NOx燃烧技术u前使用较多的烟气再循环法，它是在锅炉的空气
12、预热器前抽取一部分低温烟气直接送入炉 内，或与一次风或二次风混合后送入炉内，这样不但可降低燃烧温度，而且也降低了氧气浓度，进 而降低了 NOx的排放浓度。从空气预热器前抽取温度较低的烟气，通过再循环风机将抽取的烟气 送入空气烟气混合器，和空气混合后一起送入炉内，再循环烟气量与不采用烟气再循环时的烟气 量之比，称为烟气再循环率。烟气再循环法一般用于电站煤粉锅炉，而用于层燃炉较少。层燃炉烟气再循环就是在锅炉的尾部抽取低温烟气送入炉排底部风箱或与二次风混合送入炉 膛上部。2.1层燃炉烟气再循环减排NOX的技术原理：其NOx减排原理：一是降低了煤层区NOx释放；热烟气取代部分空气降低了燃料层 的氧浓
13、度降低，在挥发分析出区，有利于挥发分NOx的还原，在氧化区，有利于降低温度减少热力型NOx 形成，在还原区，有利于形成更强的还原性气氛促进焦炭NOx的还原，在燃尽区有利于降低氧浓 度，减少的释放。二是有利于气流在煤层区上部炉膛的混合，形成较均匀的还原性气氛，促进炉膛 内NOx进一步还原为N2o烟气再循环技术在煤粉锅炉上得到一定的应用，当烟气再循环率为15%20%时，NOx排放 浓度可降低25%左右。上世纪80年代美国一些公司将其用于炉排锅炉，以降低 烟气污染物排放 量和提高锅炉效率。1983年在一台4t/h炉排锅炉上进行试验，1987年 在一台22.7t/h链条炉上 试验，均取得成效.烟尘排放
14、量平均降低40%,热效率提高5%。传统的层燃炉烟气再循环技术是循环烟气送入鼓风机出口，循环烟气和空气一起配送的各个 风箱，这样的工艺虽然简单，但没有考虑各区之间的区别，不是最佳选择。在研究了层燃炉燃烧NOx释放规律和机理的基础上，山东大学开发了将再循环烟气主要送入 挥发分析出区和燃尽区的新型烟气再循环低NOX层燃技术，和传统的烟气再循环技术相比，主要 在于取消了中间风仓的烟气循环，并优化了一次风、二次风和再循 环烟气的流量匹配。2.2技术特点（1）再循环烟气主要引入挥发分析出区和燃尽区，提高了 NOx减排效率。（2）优化了一次风、二次风和再循环烟气的流量配比，再循环烟气量可调，促进 可燃 气体
15、的燃尽。（3）再循环烟气加快了煤的干燥和挥发分析出，促进了煤的着火，燃尽区流量加大,有利于氧气的扩散，降低了灰渣含碳量，提高锅炉效率4%-6%o（4）有可能用于炉内脱硫。采用烟气再循环的层燃炉煤层温度（12001370C）低于 传统的均层燃入（1450-1540C） o这种较低温度比较适合炉内用钙脱硫。煤中含钙或煤中加入石 灰石与煤制成的粒状体时，就会在燃烧中与硫反应。（3）投资低廉、系统简单、运行费用低。2.2设计指标（1）脱硝效率20-50%（2）提高锅炉热效率：4-6%（3）烟气再循环率：10-20%2.3工艺流程及主要设备层燃炉烟气再循环低NOx燃烧技术的工艺流程见图2o系统主要有烟气再循环风 机、二次 风机和一些管路、风门等组成。烟气从锅炉对流受热面以后的除尘器出口抽出，经循环风机，送入炉排下的有关风箱内，使 新鲜助燃空气
