燃煤锅炉的选择性催化还原烟气脱硝技术

作者:未知

  摘 要:煤炭、石油和天然气等化石的燃料燃烧产生了二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)和微粒等许多污染物的排放。伴着化石燃料的大程度地发展开采消耗,燃烧和具有强污染性NOx的排放是避免不了的,预防措施必须全面的、全过程的。
  关键词:烟气反硝化;选择性催化还原(SCR);燃煤锅炉;氮氧化物
  我国关于燃煤行业的企业除了要控制SO2的排放,还要控制NOx的排放,不然NOx将成为电力行业中最大的酸性气体污染。
  1 影响SCR反硝化效果的主要原因
  1.1 催化剂
  催化剂的不同物理和活性性质决定了催化剂的结构和表面。通常情况,针对选择的催化剂来说,结构越简单,表面越大,催化剂的布局和反应器的反应就更有利。催化剂的分子活跃度越高,反应越强烈的xN2和烟气之间,和低剂量的还原剂(氨)反应堆用于一个特定的结构,就是n的比例越小(NH3)n(x)。同样,在同样的比例(NH3)n(x)高活化催化剂的使用有利于小型反应堆的操作。通常情况下,在n(NH3)/n(NOx)比和在一定反应器规模条件下,催化剂的分子活跃度越大,就可能降低NOx产量。
  1.2 反应温度
  在一定程度上,反应的温度影响了还原剂(氨)和燃烧气体之间的NOx反应速率,也影响了催化剂的活性。通常情况,反应温度越高,SCR系统就越好。然而,考虑到整体效率(大部分为烟雾加热)设施的极限温度没有被保留,但在某些操作条件下应用最佳反应温度。温度随反应器在锅炉末端的位置而变化。
  1.3 反应堆的烟雾空间速度
  空间速度是可控硅重要设计参数。这是湿法烟气控制的时间尺度,在催化剂体积温度和标准压力下。空间速度取决于催化剂的结构,催化剂的结构决定了反应的深度,同时也跟CR系统的效率有一定联系。
  2 SCR法烟气脱硝工艺设计相关描述
  2.1 SCR系统的布置方式
  SCR反硝化反应系统在锅炉后一般有3种布置方式,即高温高尘布置、高温低尘布置和低溫低尘布置。高温高尘布置的优点是进入反应器的烟气温度为300~500℃,大部分催化剂的活性在此温度范围内就可以了,不需要加热烟气就可以获得良好的NOx净化效果。
  2.2 脱硝还原剂
  在SCR过程中使用的还原剂主要是尿素、氨、液态氨等。选择还原剂的重要参照是它们的物理化学性质、安全性和经济性。液体氨由液体氨卡车运送,液体氨罐产生的液体氨在蒸发器中蒸发。在室温下加热氨,并将其送入缓冲槽。氨缓冲池中的氨经调压阀减压后,与稀释风机送出的空气混合,形成体积含氨5%的混合气。被氨栅极喷射到烟雾中,然后氨气与NOx氧化还原反应是在催化剂的作用下进行的。当想到相关技术和经济基础的时候,选择液氨为最佳还原剂。
  2.3 SCR催化剂
  投资催化剂系统占总反硝化投资例,比大的很,一般寿命较长。因此,更换催化剂的频率可能会导致整个反硝化系统的所需要的价格大大增多。SCR工程催化剂主要有贵金属型、三种金属氧化物和离子沸石交换器。观测所使用催化剂的催化反应温度,SCR工艺可分为高温、中温和低温。一般高温高于400℃,温度在300~400℃之间,低温低于300℃。根据催化剂的选择,反应温度可以选择在250~420℃之间(常规SCR技术),甚至可以低至80~150℃的低温SCR技术,目前正在研究中。目前流行的成熟催化剂形式有蜂窝型、波纹型和平板型等,常用的有蜂窝型和平板型。平板型和蜂窝型均以二氧化钛为载体,钒为主要活性成分。陶瓷型催化剂煅烧后的性能基本相同。板式采用不锈钢网作为基材,并在其上铺设载体和有源元件。蜂窝型整体挤出,载体和活性组分均匀分布于催化剂中。这种产品选择2+1层,V2O5/TiO2板催化剂布置方案。
  2.4 氨探测器
  在液体氨储存和分配系统周围安装了4个氨监测器,以监测氨泄漏,并显示大气中的氨浓度。
  2.5 SCR系统过程控制
  热力自动化的范围包括锅炉侧可控硅反应器区域的烟气系统装置和脱硝氨区系统的仪表控制系统(一般液氨系统包括液氨储罐、蒸发罐、缓冲罐等)。对于反硝化控制系统,主要的组成部分是:①分散的DCS反硝化控制系统或PLC可编程逻辑控制系统;②脱氮检测仪器及执行机构;③反硝化烟雾部件的在线连续监测系统。反硝化控制系统的自动化程度必须与所有燃煤电厂的控制系统的设计相协调,以满足安全能力、可靠性和“无人值守和定期监测”的要求。在正常情况下,脱氮系统的控制可以在操作单元完成的房间,和脱氮装置的启动/停止控制,正常运行的监控和调整以及异常的处理和故障诊断和事故条件可以通过DCS操作员站完成单位。控制室也可以单独安装。然而,根据反硝化系统的特点,通常使用与单位DCS设备相结合的控制装置。
  总之,燃煤锅炉废气中的氮氧化物由SCR净化系统处理,使社会的环境与经济得到一定发展。没有NOx排放控制、清洁生产、消除环境过时的相关技术和设施能够使社会经济迅速发展,建设“资源节约型和良好环境型”是任何公司的社会责任,只有通过不断技术的改进,达到一定的标准节能和减排才能产生明显的经济和社会好处。
  参考文献:
  [1]马忠云,檀国彪.燃煤锅炉烟气脱硝(SCR法)工艺及特性[J].节能与环保,2017(2):30-32.
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