燃油燃气锅炉烟气脱硝资料.docx

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燃油燃气锅炉烟气脱硝资料

燃油、燃气锅炉烟气脱硝方案

研究报告

长沙奥邦环保实业有限公司

零一二年十月

燃油、燃气锅炉烟气脱硝技术研究

1国内外脱氮技术介绍

目前脱氮技术有两种，一是低氮燃烧技术，在燃烧过程中控制NOx的产生．分为低氮燃烧器技术、空气分级燃烧技术、燃料分段燃烧技术；工艺相对简单、经济，但不能满足较高的NOx排放标准。

另一种是烟气脱硝技术，使NOx在形成后被净化，主要有选择性催化还原（SCR）、选择性非催化还原（SNCR）、电子束法等；排放标准严格时，必须采用烟气脱硝。

1．1低氮燃烧技术

由氮氧化物（NOx）形成原因可知对NOx的形成起决定作用的是燃烧区域的温度和过量空气量。

低NOx燃烧技术就是通过控制燃烧区域的温度和空气量，以达到阻止NOx生成及降低其排放量的目的。

对低NOx燃烧技术的要求是，在降低NOx的同时，使锅炉燃烧稳定，且飞灰含碳量不能超标。

1.1.1燃烧优化

燃烧优化是通过调整锅炉燃烧配风，控制NOx排放的一种实用方法。

它采取的措施是通过控制燃烧空气量、保持每只燃烧器的风粉（煤粉）比相对平衡及进行燃烧调整，使燃料型NOx的生成降到最低，从而达到控制NOx排放的目的。

煤种不同，燃烧所需的理论空气量亦不同。

因此，在运行调整中，必须根据煤种的变化，随时进行燃烧配风调整，控制一次风粉比不超过1.8:

1。

调整各燃

烧器的配风，保证各燃烧器下粉的均匀性，其偏差不大于。

二次风的配给须与各燃烧器的燃料量相匹配，对停运的燃烧器，在不烧火嘴的情况下，尽量关小该燃烧器的各次配风，使燃料处于低氧燃烧，以降低NOx的生成量。

1.1.2空气分级燃烧技术

空气分级燃烧技术是目前应用较为广泛的低NOx燃烧技术，它的主要原理是将燃料的燃烧过程分段进行。

该技术是将燃烧用风分为一、二次风，减少煤粉燃烧区域的空气量（一次风），提高燃烧区域的煤粉浓度，推迟一、二次风混合时间，这样煤粉进入炉膛时就形成了一个富燃料区，使燃料在富燃料区进行缺氧燃烧，以降低燃料型NOx的生成。

缺氧燃烧产生的烟气再与二次风混合，使燃料完全燃烧。

该技术主要是通过减少燃烧高温区域的空气量，以降低NOx的生成技术。

它的关键是风的分配，一般情况下，一次风占总风量的25～35%。

对于部分锅炉，风量分配不当，会增加锅炉的燃烧损失，同时造成受热面的结渣腐蚀。

因此，该技术较多应用于新锅炉的设计及燃烧器的改造中。

1.1.3燃料分级燃烧技术

该技术是将锅炉的燃烧分为两个区域进行，将85%左右的燃料送入第一级燃烧区进行富氧燃烧，生成大量的NOx，在第二级燃烧区送入15%的燃料，进行缺氧燃烧，将第一区生成的NOx进行还原，同时抑制NOx的生成，可降低NOx的排放量。

1.1.4烟气再循环技术

该技术是将锅炉尾部的低温烟气直接送入炉膛或与一次风、二次风混合后送入炉内，降低了燃烧区域的温度，同时降低了燃烧区域的氧的浓度，所以降低了NOx的生成量。

该技术的关键是烟气再循环率的选择和煤种的变化1.1.5技术局限

这些低NOx燃烧技术设法建立空气过量系数小于１的富燃区或控制燃烧温度，抑制NOx的生成，在燃用烟煤、褐煤时可以达到国家的排放标准，但是在燃用低挥发分的无烟煤、贫煤和劣质烟煤时还远远不能达到国家的排放标准。

需要结合烟气净化技术来进一步控制氮氧化物（NOx）排放。

低氮燃烧器技术：

主要通过降低火焰温度和氧含量减少NOx产生，可降低NOx生成量．30～60％。

1.2烟气脱硝技术

在排放要求较高时，需采用烟气净化技术。

目前应用较广的烟气脱硝技术有：

选择性催化还原（SCR）法、选择性非催化还原（SNCR）法、同时脱硫脱硝（如电子束法、活性焦还原法）等。

几种常用烟气脱硝技术的比较如下：

1.2.1选择性催化还原（SCR）技术

SCR脱硝技术是在催化剂作用下，用选择性还原剂（氨或尿素）将NOx还原为无害的氮气和水蒸气，是目前国际上技术最成熟、应用最广泛的烟气脱硝技术，

NOx脱除效率80～90％。

但投资和运行成本较高。

SCR技术在德国、Et本、奥地利、丹麦、美国等国应用广泛，奥地利AEE、鲁奇、日立、三菱、巴布考克等国外脱氮公司拥有较好的SCR业绩。

AEE公司于2001年投运的丹麦某电厂325MW机组脱氮效率达到95％。

国内已经投运的SCR工程目前仅福建后石电厂600MW机组，由台塑美国公司独资兴建。

1.2.2选择性非催化还原（SNCR）

选择性非催化还原脱硝技术是在锅炉上烟温850～1050"C处将还原剂（氨或尿素）均匀喷入炉膛内，生成无害的氮气和水蒸气。

SNCR工艺不需催化荆，但需要较离反应温度；反应系统简单、投资较省、运行成本低；脱氨效率一般仅有20～40％，应用较少。

1.2.3电子束法脱硫脱硝

电子束法用高能电子加速器发射电子束激发烟气，产生的多种自由基在常温下将S02、NO等氧化为高价氧化物，与注入烟道的氨气反应，生成硫酸铵和硝酸镀等。

优点是同时脱硫脱硝去除率高；系统简单，建设费用是同等规模FGD的

70--80％；不使用催化剂；副产物是出路较好的化肥。

缺点是耗电量大，运行费用高；目前的电子辐射装置还不适用于大机组系统。

成都热电厂采用日本荏原公司电子束法脱硫脱硝，处理烟气量30万Nm3／h。

1.2.4活性焦吸附法脱硫脱硝

烟气中的S02通过活性焦碳微孔的吸附催化作用生成硫酸，再热时生成浓度很高的s02气体，根据需要转化成硫磺、液态S02等产品，烟气中的NOx在加氨条件下经活性焦催化还原，生成水和氮气。

脱硫效率几乎达100％，脱硝率在80％以上，反应在100～200℃低温进行，不需烟气升温装置；不存在吸附剂中毒；建设费用与电子柬法相当，运行费用约是电子柬法一半。

活性焦吸附法是西德BF（Bergbau—Forschung）公司在1967年开发，日本的三井矿山（株）公司改进后于1984年10月建立处理能力3万／Nrash一1的工业试验装置，经过改进和调整达到长期稳定连续运转，脱硫率JL乎100％，脱氩率在80％以上。

2.脱硝技术现状：

2．1SCR脱硝技术

2.1.1概念

国际上技术最成熟、应用最广泛的烟气脱硝技术，是在催化剂的作用下，用还原剂（氨或尿素）与烟气中的氨氧化物反应，将NOx还原生为无害的氮气和水蒸气。

根据催化剂种类不同，反应温度范围150～550"C，燃煤电厂SCR催化剂温度一般为350。

C左右。

按反应器布置方式不同，分为高含尘SCR工艺和低含尘SCR工艺。

2.1.2

脱硝反应机理：

SCR反应条件下的化学反应式为：

4NH3＋4NO＋O2＝4N2＋6H2O

在适当催化剂的作用下，对NO2也有还原去除作用：

4NH3＋2NO2＋O2＝3N2＋6H2O6NO2+8NH3→7N2+12H2O

2.1.3SCR工艺流程

SCR系统包括烟道、SCR反应器，催化剂，氨喷射系统，脱硝装置灰斗，吹灰及控制系统，脱硝剂存储、制备、供应系统，检修仪表和控制系统，电气系统等。

其中，核心部分是SCR反应器。

脱硝剂存储、制备、供应系统包括液氨储存、制各、供应系统包括液氨卸料压缩机、储氨罐、液氦蒸发槽、液氨泵、氨器缓冲槽、稀释风机、混合器、氨气稀释槽、废水泵、废水池等。

液氨的供应由液氨槽车运送，利用液氨卸料压缩机将液氨由槽车输入储氮罐内，用液氮泵将储槽中的液氨

输送到液氨蒸发槽内蒸发为氨气，经氨气缓冲槽控制一定的压力及流量，然后与稀释空气在混合器中混合均匀，再送至脱硝系统。

氮气系统紧急排放的氨气则排入氨气稀释槽中，经水的吸收排入废水池．再经由废水泵送至废水处理厂处理。

流程如图所示

三维视图

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2.1.4技术特点

SCR反应器布置在锅炉省煤器后，空气预热器之前。

此时锅炉尾部烟气的温度足以满足催化剂运行温度，不需专门加温。

催化剂容易堵塞。

由于含尘量高，必须防止催化剂堵塞，通过使烟气均匀布置和布置吹灰装置可避免催化荆堵塞问题。

反应过程中发生副反应，S02在催化剂作用下转化为S03，再与烟气中的残留氨反应形成硫酸氢铵对省煤器会造成腐蚀。

低浓度残留氨有利于避免形成硫酸氢铵。

投资较低，但在旧厂改造中，有时由于场地限制，不能使用高含尘量工艺流程。

2.1.5SCR三种布置的特点

布置形式

反应器位置

特点

高尘布置

SCR反应器设置在省煤器的下游和空气预热器和粉尘控制装置上游之间

烟气温度在催化剂反应的最佳范围，烟气粉尘高，烟气流速高，催化剂用量较大，催化剂采用宽节距7~9mm，每层催化剂上部安装吹灰器，

防堵塞，SCR反应器底部设灰斗。

低尘布置

SCR反应器布置在高温型电除尘器ESP和空预器APH之间

烟气中飞灰相对较少，催化剂的节距为4~7mm，催化剂用量减少，烟气温度偏低，需使用省煤器旁路，对热效率有影响。

尾部布置

SCR反应器布置在湿法脱硫装置（FGD）的下游

烟气温度低、需用天然气燃烧加热，增加操作费用。

最普通的SCR工艺

2.1.5SCR性能参数与工艺优化

SCR工艺的性能参数有：

NOx脱除率：

一般80～90％，可达到95％；氢逃逸率：

逃逸的氨进入灰中．影响灰出售，氨逃逸率一般限制在l～2ppm；S02／s03转化率：

一般应小于l％，由于逃逸的氨与s03反应生成硫酸氢铵对省煤器等造成腐蚀。

通过计算机流体动力学（CFD）模拟可优化烟气速度分布、烟气与氨的均匀分布、反应温度、NH3／NOx比，以降低气流压损和氨逃逸率，优化SCR性能参数。

针对不同工程的烟气成分和含尘量等关键参数。

通过催化剂选型优化，降低系统阻力的同时延长催化剂使用寿命，防止催化剂积灰；在系统数值模拟的基础上，优化设计烟道布置、导流板布置、喷氨均布装置以及氨空气混合装置，提高系统反应效率，降低氨耗量。

2.1.6脱硝还原剂制备

2.1.6.1尿素热解制氨技术

在SCR系统（选择性催化还原脱硝工艺）中，利用还原剂--氨气和NOx反应来达到脱硝的目的，目前成熟的还原剂制备工艺有液氨法、氨水法、尿素水解法、尿素热解法。

采用液氨法和氨水法制备还原剂具有工艺简单、能耗低、维护方便等特点，但液氨和氨水都是有毒物质，其运输和储存都属于重大危险源，具有较大的安全风险。

使用液氨法作为还原剂时，在设计安全规范、运输线路许可、储存的安全评价及环评认证等支持性文件，并在相关管理部门进行危险化学品使用登记；

采用尿素制备还原剂时，从尿素的运输、储存及最终制成还原剂都非常安全，虽然工艺相对复杂、投资运行费用相对高，但能够确保氨来源的安全可靠。

在较大城市、人口密集、和靠近饮用水源的地方，越来越多的电厂脱硝系统开始倾向于选用安全的尿素作为还原剂。

该技术已应用于100MW～600MW机组脱硝装置，成功案例表明，该技术各项技术指标稳定可靠。

尿素热解制氨技术利用高温空气或