脱硝技术


脱硝技术

凤凰平台SNCR脱硝技术在陶瓷行业的应用

日期:2020-05-06 11:47

  拣选性非催化还原脱硝(SNCR)身手因其编制纯粹、操作轻易、运转本钱低等上风,正在中小窑炉中取得了较为通俗的运用,但正在陶瓷烟气处分中还未睹报道。以SNCR身手正在某陶瓷行业的运用为例,先容和明白了SNCR脱硝身手、编制构成模块化以及响应温度、氨氮摩尔比、混杂水平、逗留时辰等环节成分对脱硝出力的影响,为好像的工程打算供给参考和鉴戒。

  2013年以还,我邦雾霾天色接连急急,急急恫吓着群众公共的身体强壮,成为危急必要处分的境遇题目,从主题政府到地方政府不停加大了对治霾、工业坐褥节能减排就业的力度。2013年9月10日,邦务院宣布了《大气污染防治举措安置》,再度对工业企业大气境遇处分提出了全部央求。制造卫生陶瓷工业属于原料花费型、燃料花费型工业,凤凰平台坐褥进程中会排放大宗的二氧化硫、氮氧化物及粉尘等污染物。2010年劈头奉行的《陶瓷工业污染物排行法式》(GB 25464-2010)[1]对喷雾塔、烧成窑的污染物排放目标提出了厉苛央求。2014年4月1日劈头奉行的《制造卫生陶瓷行业准入法式》再次精确了粉尘、二氧化硫、氮氧化物等首要污染物的排放央求。

  拣选性非催化还原(Selective Non-Catalytic Reduction,简称SNCR)脱硝是一种成熟的NOx把握管制身手,编制相对纯粹,脱硝出力能抵达50%,已正在水泥行业取得了较通俗的运用。邦内闭于陶瓷烟气脱硝的查究报道甚少,作品以某陶瓷企业的SNCR脱硝编制为例,先容了SNCR身手、编制构成模块化以及响应温度、氨氮摩尔比、混杂水平、逗留时辰等环节成分对脱硝出力的影响,为陶瓷行业的SNCR脱硝供给指点和鉴戒。

  SNCR脱硝身手是把炉膛动作响应器,正在没有催化剂的条目下,将还原剂氨水(质料浓度20%~25%)或尿素经稀释后通过雾化喷射单位喷入热风炉或地道窑内适应的温度区域(850℃~1050℃),雾化后的还原剂将NOx(NO、NO2等混杂物)还原,天生氮气和水,从而抵达脱除NOx的目标。还原NOx的首要化学响应为:

  上述响应中第一个响应是首要的、占主导名望,由于烟气中险些95%的NOx以NO的情势存正在,正在没有催化剂存正在的情形下,这个响应只正在很狭隘的温度窗口(850℃~1050℃)实行,涌现出拣选性,此时的响应即是SNCR的温度周围。

  往往利用氨水、尿素动作还原剂,氨水的响应更直接,有着较高的NOx去除率、较低的氨遁逸和较高的化学响应出力;尿素响应更庞大,有着较高的氨遁逸率和较高的CO天生量。按照这两种还原剂的理化本质,归纳思虑其运输、蓄积境遇以及筑筑投资、占用场面、运转本钱、安闲经管及危险用度等成分,该企业采用氨水做还原剂。SNCR脱硝编制首要由氨水授与与蓄积编制、水输送与混杂编制、计量分拨与喷射编制、压缩气氛编制、PLC主动把握编制、安闲防护编制等构成,这些编制采用撬装一体化筑筑坐褥,造成模块化、法式化,从而提升编制集成和筑筑牢靠性,删除现场加工制制,缩短工期,消浸本钱。SNCR脱硝工艺流程睹图1。

  外购的还原剂运输至厂区后,通过管道贯串到预留接口,然后开启入口阀,一律掀开后,启动卸氨泵,延时30s后,开启泵的出口阀将槽罐车内的氨水输送至氨水储罐中。按照氨水储罐的液位反应,达到肯定液位或者罐车的氨水输送完毕时,紧闭卸氨泵的出口阀,然后阻滞卸氨泵,再紧闭入口阀。

  因为罐区的占地面积较大,按照场面的实质情形归纳思虑。罐区首要安插氨水储罐、氨气接收罐和稀释水罐,氨水储罐的打算知足3天脱硝编制用量央求。为避免罐内过压或真空,罐顶安置呼吸阀;储罐设液位、温度监测,通过液位变送器完毕当场及长途接续监测。因为氨水易挥发,氨水储罐内的氨蒸气通过呼吸阀、中央连通管道贯串至氨气接收罐,氨蒸气可被水接收,避免氨气揭发。罐区上方设有挡棚,周遭开放;罐区周遭设有混凝土围堰及排水沟,避免氨水走漏时向罐区周遭厂区溢流扩散。氨水授与编制模块睹图2。

  来自罐区的氨水和稀释水诀别通过输送泵输送至混杂编制,从而最终被输送至喷射编制。氨水输送编制首要由两台众级离心泵、回流把握编制、压力和流量检测编制及相应阀组构成。稀释水输送泵及其把握编制所含筑筑与氨水肖似。一共编制安插正在罐区左近,与罐区共用防护棚。

  因为外购氨水浓度相对较高,为提升氨水的欺骗出力,需对氨水加水稀释。氨水和稀释水诀别由两个独立管途进入混杂编制,且两流体的流量可按照实质所需喷氨量实行苟且浓度的调配,最终被同时输送至静态混杂器内,欺骗静态混杂器的强湍流扰动性格,将氨水与稀释水充足混杂平均。氨水输送和混杂编制模块睹图3。

  通过压力、流量计等仪外的信号反应,进入喷枪的稀氨水通过把握计量氨水输送和混杂编制上的气动调动阀来主动把握稀氨水流量分拨,切确把握分拨到每支喷枪的还原剂和压缩气氛的压力及流量。计量分拨单位模块睹图4。

  喷枪是喷射编制的中枢,也是一共SNCR喷氨编制的环节部件。喷枪应能适宜分歧的稀氨水的流量,正在流量改变幅度较大时也能依旧优秀的雾化效益。喷枪采用双流体(压缩气氛和还原剂溶液)内部混杂,压缩气氛动作雾化和冷却介质,通过冷却风对袒护套管实行冷却确保喷枪不正在高温、高粉尘条目下损坏和阻塞。该热风炉设有3支雾化喷枪,为提升脱硝响应的出力,3只喷枪环绕窑炉周向对称均布,计量分拨后的稀氨水经压缩气氛雾化后喷入炉内,雾化角大约为30°,液滴的初速率由液体总流量确定,液滴粒径能够通过雾化压力调动,均匀粒径为100μm,粒径呈Rosin-rammler散布[2]。一共喷射编制具有自反应和主动调动成效,通过正在线监测出口NOx排放值,欺骗反应编制主动调动和把握氨水喷射量,正在保障脱氮出力条件下删除编制运转本钱。脱硝喷枪示成睹图5。

  采用厂区自有压缩气氛气源动作还原剂喷射编制和仪用压缩气氛气源,通过压力调动和流量把握模块把握气氛压力和流量,知足还原剂喷射编制和气动筑筑必要。压缩气氛编制模块睹图6。

  采用独立的PLC把握编制,以确定SNCR脱硝编制所的还原剂、稀释水和压缩气氛用量,完毕炉内喷氨量的主动调动,脱硝编制能随从负荷改变,使脱硝编制永恒、牢靠地安闲运转。按照出口NOx浓度正在线监测筑筑的信号反应,当编制检测到出口浓度与设定值不符时,正在主动形式时编制主动调动还原剂的喷射量使NOx浓度安静正在设定值周围内;手动形式时可直接办动调动还原剂喷射量,以抵达所央求的NOx脱除率和较低的氨遁逸率。

  罐区周边设有氨气走漏检测仪,以检测氨气的走漏,并显示大气中氨的浓度,同时氨水罐配置温度变送器,以检测氨水罐及时温度。当检测仪测得大气中氨浓渡过高或者氨水罐溶液温渡过高时,会发出警报,并联锁开启迫切喷淋编制以接收走漏的氨气和冷却氨水罐。

  其它氨水蓄积区装备一套迫切救护安闲防护用品—洗眼器,当功课者身体部位接触氨水溶液或者发作火警惹起就业职员衣物着火时,洗眼器能够实行迫切冲洗或者冲淋,避免对人体变成进一步破坏。氨水蓄积厂房装备照明,并采用防雷、接地法子。

  SNCR脱硝的环节首要取决于响应温度、氨氮摩尔比NSR、混杂水平、逗留时辰等,还原剂喷射正在适应的温度窗口,喷入的还原剂与烟气中的NOx充足响应,从而完毕较高的脱硝出力,消浸还原剂的耗量和剩余氨遁逸。

  正在SNCR响应中,温度是影响NOx脱除率的主要成分,SNCR具有一个最佳的响应温度窗口。氨水、尿素还原NOx的进程是还原剂还原与还原剂氧化两类响应互相比赛、联合用意的结果,温渡过高时还原剂的氧化响应占主导,还原剂易被氧化成NO,会添加NOx的浓度;响应温渡过低时还原响应不充足,响应速度慢,响应出力会消浸,且会变成还原剂遁逸(NH3 slip),对下逛筑筑发生晦气的影响以至发生新的污染。还原剂氨水和尿素正在分歧炉温下的脱硝出力睹图7。

  由图7可看出,肖似条目下, 氨水将正在相对稍低的最佳脱硝温度下抵达比尿素溶液更高的最佳脱硝出力,尿素溶液的脱硝温度周围团体上要比氨水的脱硝温度周围稍方向高温宗旨。往往以为利用尿素动作还原剂的SNCR最佳响应温度为960℃[3],而氨水的最佳响应温度较尿的稍低。由此可睹,还原剂喷射处所确切定对SNCR编制特别环节。不稳妥的喷射处所会变成剩余氨的遁逸添加、还原剂用量添加且达不到所央求的脱硝出力。普通而言,还原剂喷射处所确切定必要通过流场模仿或通过安置温度传感器测试炉内温度散布来确定;流场模仿会模仿炉内温度、气体活动和烟气混杂情形,温度传感器可实测出炉内分歧高度、凤凰平台分歧区域的温度散布情形,以此来确定适应的喷射处所。

  氨氮摩尔比(Normalized Stoichiometric Ratio,简称NSR)是指喷入的还原剂所含的氨基量与初始NOx含量之间的摩尔比值。适应的NSR是保障脱硝出力的环节成分,因为实质的化学响应对照庞大,为保障脱硝出力,正在实质响应中要注入众于外面量的还原剂。试验展现[4],当NSR<1.6时,脱硝出力随NSR添加提升昭彰,NSR添加0 . 2,脱硝出力提升约6 %;但当N S R 凌驾1 . 6,脱硝出力提升不到2%,延长趋向趋于慢慢,接连添加NSR对提升脱硝出力的功勋很小,这是因为一方面炉内NOx量有限,正在肯定的混杂条目下,限制响应已趋于饱和,NSR接连增大对NOx的脱除效益逐步削弱。另一方面,氨遁逸量是跟着NSR的增大而添加。因而,应选用适应的NSR,以期正在保障较高的NOx去除率的同时,消浸氨的遁逸量。NSR对NOx 脱硝出力的影响睹图8。

  还原剂喷入到炉内后,央求还原剂与NOx正在很短的时辰内很好地混杂并完毕响应,不然还原剂会活动到较低的温度区域而消浸还原NOx的响应水平。因此喷枪的雾化效益及喷雾的笼罩面积就断定了NOx去除率。喷枪的雾化颗粒并不是越细越好,颗粒巨细应适中。颗粒太细,则穿透性太差,会消浸脱硝出力;颗粒太粗,则颗粒的总体轮廓积太小,也会消浸脱硝出力,并且太大的颗粒,因为烟气流速较疾,会导致喷雾颗粒不行正在短时辰内气化一律,有时会发生滴液,导致炉膛爆管。最佳颗粒粒径约为100μm。

  逗留时辰是指响应物正在炉内逗留的总时辰。正在此时辰内,还原剂与烟气混杂、还原剂中水分蒸发、还原剂剖析和NOx还原等办法必需完毕;逗留时辰的巨细取决于炉内气途的尺寸和烟气流经气途的气速。正在SNCR响应进程中,必要有充分的逗留时辰,以保障还原剂与烟气充足混杂。还原剂正在最佳响应温度区域的逗留时辰越长,则脱除NOx的效益越好。实施展现,有用脱除NOx必要氨水逗留0.7~1s的时辰。

  (1)SNCR工艺流程简捷、操作轻易,是一种成熟的烟气脱硝身手,采用撬装一体化筑筑坐褥,造成模块化、法式化,提升编制集成和筑筑牢靠性,删除现场加工制制,缩短工期,消浸本钱。固然相对待SCR脱硝身手而言,其脱硝出力较低。然则,因为其投资和运转本钱低,正在小容量汽锅、窑炉上能够做到较高的脱硝出力,归纳性价对照高。

  (2)为得回较高脱硝率,SNCR喷枪喷入还原剂的最佳温度窗口正在950℃~1000℃,温渡过低时还原响应不充足,响应出力会消浸,还会变成还原剂遁逸增加,而温渡过高将加剧还原剂的氧化响应,添加NOx的浓度;跟着NSR的增大,脱硝率添加,当NSR>1.6后,接连增大NSR对提升脱硝出力的用意较小;还原剂与NOx的充足混杂以及合意粒径的雾化颗粒都有益于脱硝出力的提升,同时保障了响应物正在最佳响应温度区域内有充分的逗留时辰,有利于NOx的脱除。

  (3)氨遁逸量则是跟着NSR的增大而添加,跟着响应温度的升高而消浸;正在理思的温度窗口,氨遁逸量跟着混杂水平的改观及逗留时辰的耽误而闪现递减趋向,且遁逸的还原剂大部门被飞灰吸附。

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