SNCR+SCR脱硝工艺原理

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SNCR+SCR脱硝工艺原理

本工程 设计尿素为还原剂的 SNCR 系统。袋装尿 素被送入尿素溶解罐中进行溶解,溶解后 的尿素溶液打至尿素溶液储罐,尿素溶 液供应泵将尿素溶液储罐中的尿素溶液加压后打至喷射模块
产地:河北省 沧州市运河区高新技术产业园区
供应商:河北天 海之蓝环保设备有限公司
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SNCR+SCR脱硝工 艺原理详细介绍 information

 

  本工程 设计尿素为还原剂的 SNCR 系统。袋装尿 素被送入尿素溶解罐中进行溶解,溶解后 的尿素溶液打至尿素溶液储罐,尿素溶 液供应泵将尿素溶液储罐中的尿素溶液加压后打至喷射模块,通过墙 式喷射器与长枪喷射器将其喷入到炉膛中,经炉膛 中炉膛高温烟气作用,分解出尿素气,参与 NOx 的还原反应。

  在高温 没有催化剂的条件下,氨基还原剂喷入炉膛,热解生成NH3与其它副产物,在850~1100℃温度窗口,NH3与烟气中的NOx进行选 择性非催化还原反应,将NOx还原成N2与H2O。反应过程如下:

  采用NH3作为还原剂,在850~1100℃温度范围内,与NOx反应的化学方程式为:

  4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O (1)

  4NH3+2NO+2O2→3N2+6H2O (2)

  8NH3+6NO2→7N2+12H2O (3)

  SNCR脱硝反 应对温度条件非常敏感,受制于停留时间、NH3/NO摩尔比(NSR)、混合程度等因素。

  反应温度

  NH3与NOx反应过 程受温度的影响较大:反应温度超过1100℃时,NH3被氧化成NOx(式5),氧化反应起主导;反应温度低于1000℃时,NH3与NOx的还原反应为主,但反应速率降低,易造成未反应的NH3逃逸过高。选择性 非催化还原烟气脱硝过程是上述两类反应相互竞争、共同作用的结果,如何选 取合适的温度条件是该技术成功应用的关键。

  4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O (4)

  采用尿 素溶液作为脱硝还原剂时,还原剂 溶液经雾化器雾化成液滴喷入炉内,雾化液滴蒸发热解成NH3之后,才进入 合适的温度区域进行还原反应。基于氨 水与尿素雾化液滴蒸发热解速度的不同,其喷入 炉膛的合适温度窗口也有差别:液氨为还原剂时,窗口温度约为870℃~1,100℃;尿素为还原剂时,窗口温度约为900~1,150℃。由于尿素的储存方便、安全喷射效果好,选择性 非催化还原系统通常采用尿素作为还原剂。

  未反应完全的NH3与烟气一起进入SCR反应器,进过催化剂的催化在SCR反应器内,NO通过以下反应被还原:

  4NO+4NH3+O2→3N2+6H2O

  6NO+4NH3→5N2+6H2O

  停留时间

  研究表明,NH-NO非爆炸 性反应时间仅约100ms。停留时 间指的是还原剂在炉内完成与烟气的混合、液滴蒸发、热解成NH3、NH3转化成游离基NH2、脱硝化 学反应等全部过程所需要的时间。

  延长反 应区域内的停留时间,有助于 反应物质扩散传递和化学反应,提高脱硝效率。当合适 的反应温度窗口较窄时,部分还 原反应将滞后到较低的温度区间,较低的 反应速率需要更长的停留时间以获得相同脱硝效率。当停留时间超过1s时,易获得 较高的脱硝效果,停留时间至少应超过0.3秒。

  化学当量比(NSR)

  NH3-NO理论化 学反应当量比为1:1,但由于 氨水一小部分未反应的NH3随烟气排入大气,因此,需要比 理论化学当量比更多的还原剂喷入炉膛才能达到较理想的NOx 还原率。此外,当原始NOx浓度较低时,脱硝还 原化学反应动力降低,为达到 相同的脱硝效率,需要喷 入炉内更多的还原剂参与反应。运行经验显示,脱硝效率在50%以内时,NH3/ NOx 摩尔比一般控制在1. 0~2.0 之间, 最大不超过2.5。

  还原剂 合与烟气的混合

  脱硝还 原剂与烟气充分均匀混合,是保证在适当的NH3/NO摩尔比 下获得较高脱硝效率的重要条件之一。为将还 原剂准确送到炉膛内合适的脱硝还原反应温度区间,并与烟气充分混合,通常采用如下措施:

  优化雾化器的喷嘴,控制雾化液滴的粒径、喷射角度、穿透深度及覆盖范围。

  强化尿 素喷射器下游烟气的湍流混合,增加反 应温度区域内的NH3/NOx扩散,提高反应速率。

  对锅炉效率的影响

  尿素溶 液喷入炉膛高温烟气中,雾化液 滴的蒸发汽化以及NH3与NO反应,需要从 烟气中吸收部分热量,这可能 会增加锅炉的热损失。通常应 尽可能控制尿素溶液的喷入量,使SNCR装置对 锅炉热效率的影响小于0.2%。

  氨逃逸

  SNCR脱硝反应过程中,部分未参与反应的NH3随烟气进入下游烟道。在146~207℃温度区间,气态氨与烟气中SO3反应生成粘性较强的NH4HSO4,容易造 成空预器低温段受热面堵塞和腐蚀。

  5.3、设计参数

项目

单位

参数

初始NOx浓度

mg/m3

≤400

NOx排放浓度

mg/m3

≤50

氨逃逸率(安装SCR后)

ppm

3

SO2/SO3转化率

%

<1

还原剂

 

尿素

反应器数量

个/炉

1

催化剂化学寿命

 

≥30000小时

催化剂布置层数

 

1+1(一用一备)

催化剂形式

 

蜂窝式

SCR系统阻力

Pa

<600

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