高效SNCR脫硝技術(shù)

發(fā)布時間：

2022-05-10 14:18

一、技術(shù)背景

近年來，隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，氮氧化物(NOx)污染物的排放量迅速增加，嚴(yán)重污染了生態(tài)環(huán)境，已成為制約社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素之一。氮氧化物的主要來源是火力發(fā)電、機(jī)動車排放和工業(yè)鍋爐爐窯排放，其中火電廠因其排放量大且相對集中、較其他分散源容易控制，成為國家控制NOx排放的首選目標(biāo)。我國先后五次頒布實(shí)施有關(guān)火電廠大氣污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)，對燃煤電站NOx的排放控制標(biāo)準(zhǔn)要求越來越嚴(yán)格。

山東中天科技工程有限公司一直致力于環(huán)保科技工程的研發(fā)推廣，公司引進(jìn)了德國先進(jìn)的煙氣SNCR脫硝技術(shù)，能夠高效的脫除煙氣中的氮氧化物。

二、技術(shù)簡介

選擇性非催化氧化還原法(Selective Non-Catalytic Reduction， SNCR)脫硝技術(shù)是在沒有催化劑存在的條件下，利用還原劑將煙氣中的NOX還原為無害的氮?dú)夂退囊环N脫硝方法。該工藝是把含NHx基的還原劑(如氨、尿素)，噴入爐膛溫度為800～1100℃的區(qū)域，該還原劑迅速分解成NH3并與煙氣中的NOx進(jìn)行還原反應(yīng)生成N2和H2O。該方法以膛爐為反應(yīng)器，可通過對鍋爐進(jìn)行改造實(shí)現(xiàn)。

以氨水、尿素為還原劑的主要反應(yīng)：

4NH3 + 4NO + O2 = 4N2 + 6H2O

CO(NH2)2 + 2NO + 1/2O2= N2 + CO2 + 2H2O

傳統(tǒng)的SNCR未經(jīng)過建模分析，對于爐內(nèi)噴槍設(shè)置比較簡單、單一，無法滿足保證脫硝效率的同時完成氨逃逸的控制。

公司引進(jìn)國外先進(jìn)脫硝技術(shù)，對流體進(jìn)行建模分析，從而選擇最優(yōu)的爐內(nèi)脫硝解決方案。公司認(rèn)真負(fù)責(zé)對待每一個項(xiàng)目，在工程開車、試車前，做充分的前期工作。第一步，對爐內(nèi)負(fù)荷性能、燃油(燃煤)情況、負(fù)荷溫度及氮氧化物含量進(jìn)行分析;第二步，應(yīng)用流體動力學(xué)軟件CFD(Computational Fluid Dynamics)對鍋爐內(nèi)流體進(jìn)行力學(xué)、化工動力學(xué)建模及建立噴射模型;第三步，進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，生成化學(xué)動力學(xué)為基礎(chǔ)的溫度分布圖，基于CKM判斷噴槍的位置，初步判斷噴槍的注入結(jié)果;第四步，分析噴射的預(yù)期性能，對噴射位置圖解，并根據(jù)要求所需要的噴槍類型，完成整個反應(yīng)的模擬、分析、預(yù)測過程。CFD軟件的應(yīng)用在很大程度上替代了耗資巨大的流體動力學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，對反應(yīng)的進(jìn)行，噴槍的安裝、噴射等具有重要的指導(dǎo)意義。

三、工藝流程圖

圖1為結(jié)合CFD軟件模擬的SNCR流程圖

工藝主要分為三個模塊(1)還原試劑的配制模塊;(2)還原劑的輸送、計(jì)量模塊(3)還原劑的分配模塊。還原劑通過配制、計(jì)量、分配后通過噴槍注入到適合的爐膛位置，并與氮氧化物進(jìn)行反應(yīng)。通過測量尾氣的氨逃逸量及氮氧化物含量調(diào)節(jié)還原劑的注入量。通過SNCR煙氣脫硝法脫除氮氧化物，可使氮氧化物減少50%-70%。

五、工程實(shí)例

山東中天科技工程有限公司從國外引進(jìn)先進(jìn)脫硝技術(shù)，并應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)過程，取得了良好脫硝效果。

現(xiàn)以《山西平陸80萬噸/年氧化鋁項(xiàng)目熱電裝置2×220t/h循環(huán)流化床鍋爐煙氣凈化系統(tǒng)-脫硝裝置》項(xiàng)目為例對脫硝技術(shù)及脫硝成果簡述。

本項(xiàng)目熱電裝置工程建設(shè)規(guī)模為2×220t/h高溫高壓循環(huán)流化床鍋爐，為氧化鋁生產(chǎn)工藝提供電力和蒸汽。鍋爐煙氣脫硝裝置采用SNCR煙氣脫硝，脫硝公用系統(tǒng)設(shè)備按2臺爐考慮，并預(yù)留擴(kuò)建2臺爐擴(kuò)建位置。

SNCR技術(shù)的工藝設(shè)計(jì)包括對鍋爐改造前進(jìn)行基礎(chǔ)工況測試，采用三維計(jì)算流體力學(xué)對該鍋爐改造前進(jìn)行燃燒模擬，比較模擬結(jié)果與基礎(chǔ)工況測試數(shù)據(jù)以校正燃燒模型參數(shù)，以及模擬脫硝綜合改造對爐內(nèi)流場和燃燒狀況的影響以指導(dǎo)SNCR噴槍的布置。數(shù)值模擬確認(rèn)了脫銷效果最優(yōu)的SNCR溫度窗口(950-1050℃)位置，及4~ 6支SNCR噴槍的布置方案，噴槍設(shè)置三層，共16套。性能測試結(jié)果顯示如表：

單臺220t/h鍋爐性能表

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