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废气处理 炉窑脱装置采用选择性催化还原法(SCR)工艺做脱硝设计方案
点击:1089    发布单位:www.fsqlhb.com    发布时间: 2023/2/17

目前世界上流行的SCR工艺主要分为氨法SCR和尿素法SCR两种。此两种法都是利用氨对NOX的还原功能,在催化剂的作用下将NOX(主要是NO)还原为对大气没有多少影响的N2和水。还原剂为NH3,其不同点则是在尿素法SCR中,先利用一种设备将尿素转化为氨之后输送至SCR触媒反应器,它转换的方法为将尿素注入水解器或热解炉中,水解器或热解炉提供尿素分解所需之混合时间,驻留时间及温度,由水解器或热解炉分解出来之氨基产物即成为SCR的还原剂通过触媒实施化学反应后生成氨及水。尿素分解室中分解成氨的方法有热解法和水解法,主要化学反应方程式为      

NH2CONH2+H2O2NH3+CO2

     在整个工艺的设计中,通常是先使氨蒸发,然后和稀释空气或烟气混合,最后通过分配格栅喷入SCR反应器上游的烟气中。典型的SCR反应原理示意图如下:

 

SCR反应器内,NO通过以下反应被还原:

    4NO+4NH3+O23N2+6H2O

    6NO+4NH35N2+6H2O

当烟气中有氧气时,反应第一式优先进行,因此,氨消耗量与NO还原量有一对一的关系。

在锅炉的烟气中,NO2一般约占总的NOX浓度的5%,NO2参与的反应如下:

    2NO2+4NH3+O23N2+6H2O

    6NO2+8NH37N2+12H2O

上面两个反应表明还原NO2比还原NO需要更多的氨。

在绝大多数锅炉烟气中,NO2仅占NOX总量的一小部分,因此NO2的影响并不显著。

SCR系统NOX脱除效率通常很高,喷入到烟气中的氨几乎完全和NOX反应。有一小部分氨不反应而是作为氨逃逸离开了反应器。一般来说,对于新的催化剂,氨逃逸量很低。但是,随着催化剂失活或者表面被飞灰覆盖或堵塞,氨逃逸量就会增加,为了维持需要的NOX脱除率,就必须增加反应器中NH3/NOX摩尔比。当不能保证预先设定的脱硝效率和(或)氨逃逸量的性能标准时,就必须在反应器内添加或更换新的催化剂以恢复催化剂的活性和反应器性能。从新催化剂开始使用到被更换这段时间称为催化剂寿命。

       SCR系统组成及反应器布置

在选择催化还原工艺中,NOxNH3在催化剂的作用下产生还原。催化剂安放在一个固定的反应器内,烟气穿过反应器平行流经催化剂表面。催化剂单元通常垂直布置,烟气自上向下流动。如下图所示:

 

     SCR系统一般由氨的储存系统、氨与空气混合系统、氨气喷入系统、反应器系统、省煤器旁路、SCR旁路、检测控制系统等组成。下图为典型SCR烟气脱硝工艺系统基本流程简图:

 

           还原剂的比较

目前在SCR脱硝工艺中可以选择的还原剂原料主要有三类:液氨、尿素和氨水。

在工程中以无水液氨、尿素和氨水作为还原剂的SCR系统都有成熟的运行业绩,且有各自的特点:

1) 液氨的投资、运输和使用成本为三者最低,但液氨属于易燃易爆 ,必须有严格的安全保证和防火措施,其运输、存储涉及当地的法规和劳动卫生标准。

2)脱硝所用的氨水质量百分比一般为15~20%,较液氨安全,但运输体积大,运输成本相对液氨高。

3)尿素是一种颗粒状的农业肥料,安全无害,但其制氨系统复杂,设备大,初投资大,大量尿素的存储还存在潮解问题。

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