脱硝技术


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凤凰平台脱硝技术知识_影响

日期:2020-05-16 20:47

  燃烧烟气中去除氮氧化物的进程,防备境况污染的首要性,已行动天下周围的题目而被锐利地提了出来。天下上比力主流的工艺分为:SCR和SNCR。这两种工艺除了因为SCR行使催化剂导致响应温度比SNCR低外,其他并无太大区别,但倘若从作战本钱和运转本钱两个角度来看,SCR的参加起码是SNCR参加的数倍,乃至10倍不止。

  为防备汽锅内煤燃烧后出现过众的NOx污染境况,应对煤举办脱硝打点。分为燃烧前脱硝、燃烧进程脱硝、燃烧后脱硝。

  答:(1)、NO能使人中枢神经麻痹并导致去世,NO2会酿成哮喘和肺气肿,捣乱人的心、肺,肝、肾及制血结构的功效遗失,其毒性比NO更强。无论是NO、NO2或N2O,正在氛围中的最高允诺浓度为5mg/m3(以NO2计)。

  (2)、NOx与SO2相同,正在大气中会通过干重降和湿重降两种办法降下到地面,最终的归宿是硝酸盐或是硝酸。硝酸型酸雨的破坏水平比硫酸型酸雨的更强,由于它正在对水体的酸化、对泥土的淋溶贫化、对农作物和丛林的灼伤毁坏、对修设物和文物的侵蚀毁伤等方面涓滴不不逊于硫酸型酸雨。所差异的是,它给泥土带来肯定的有益氮分,但这种“利”远小于“弊”,由于它恐怕带来地外水富养分化,并对水生和陆地的生态编制酿成捣乱。

  (3)、大气中的NOx有一个别进入同温层对臭氧层酿成捣乱,使臭氧层减薄乃至造成玄虚,对人类生存带来晦气影响;同对NOx中的N2O也是惹起环球天色变暖的要素之一,固然其数目极少,但其温室效应的才气是CO2的200-300倍。

  答:汽锅烟气中的NOx紧要来自燃料中的氮,从总体上看燃料氮含量越高,则NOx的排放量也就越大。其余再有许众要素城市影响汽锅烟气中的NOx含量的众少,有燃料品种的影响,有运转要求的影响,也有汽锅负荷的影响。

  煤挥发因素中的各类元素比会影响燃烧进程中的NOx天生量,煤中氧/氮(O/N)比值越大,NOx排放量越高;纵使正在肖似O/N比值要求下,转化率还与过量氛围系数相合,过量氛围系数大,转化率高,使NOx排放量扩大。其余,煤中硫/氮(S/N)比值也会影响到SO2和NOx的排放程度,S和N氧化时会彼此逐鹿,于是,正在汽锅烟气中随SO2排放量的升高,NOx排放量会相应低重。

  当氛围不分级进入炉膛时,低重过量氛围系数,正在肯定水平上会起到局限响应区内氧浓度的止的,因此对NOx的天生有清楚的把握影响,采用这种措施可使NOx的天生量低重15%-20%。然而CO随之扩大,燃烧出力低落。当氛围分级进入时,可有用低重NOx排放量,跟着一次风量削减,二次风量增,N被氧人的速率低重,NOx的排放量也相应低落。

  燃烧温度对NOx排放量的影响已获得共鸣,即跟着炉内燃烧温度的普及,NOx排放量上升。

  时时处境下,增大负荷率,扩大给煤量,燃烧室及尾部受热面处的烟温随之增高,挥发分N天生的NOx随之扩大。

  答:相合 NOx的把握措施从燃料的人命周期的三个阶段入手,即燃烧前、凤凰平台燃烧中和燃烧后。而今,燃烧前脱硝的考虑很少,险些统统的考虑都召集正在燃烧中和燃烧后的 NOx把握。是以正在邦际上把燃烧中 NOx的统统把握办法统称为一次办法,把燃烧后的 NOx把握办法称为二次办法,又称为烟气脱硝工夫。目前广大采用的燃烧中 NOx把握工夫即为低 NOx燃烧工夫,紧要有低 NOx燃烧器、氛围分级燃烧和燃料分级燃烧。操纵正在燃煤电站汽锅上的成熟烟气脱硝工夫紧要有拣选性催化还原工夫(SCR)、拣选性非催化还原工夫以(SNCR)及 SNCR/SCR混淆烟气脱硝工夫。

  答:对 NOx的造成起决断影响的是燃烧区域的温度和过量空度量。于是,低 NOx燃烧工夫便是通过把握燃烧区域的温度和空度量,以到达阻拦 NOx天生及低重其排放的宗旨。目前常用的低 NOx燃烧工夫有如下几种:

  (1)燃烧优化:通过调度汽锅燃烧配风,把握 NOx排放的一种适用措施。它接纳的办法是通过把握燃烧空度量、连结每只燃烧器的风粉 (煤粉)比相对均衡及举办燃烧调度,使燃料型 NOx的天生降到最低,从而到达把握 NOx排放的宗旨。

  (2)氛围分级燃烧工夫:是目前操纵较为通俗的低 NOx燃烧工夫,它的紧要道理是将燃料的燃烧进程分段举办。该工夫是将燃烧用风分为一、二次风,削减煤粉燃烧区域的空度量(一次风),普及燃烧区域的煤粉浓度,推迟一、二次风混淆光阴,云云煤粉进入炉膛时就造成了一个富燃料区,使燃料正在富燃料区举办缺氧燃烧,以低重燃料型 NOx的天生。缺氧燃烧出现的烟气再与二次风混淆,使燃料所有燃烧。

  (3)低 NOx燃烧器:将前述的氛围分级及燃料分级的道理操纵于燃烧器的策画,尽恐怕的低重着火区的氧浓度和温度,从而到达把握 NOx天生量的宗旨,这类异常策画的燃烧器便是低 NOx燃烧器,凡是能够低重 NOx排放浓度的 30~60%。

  其余,再有燃料分级燃烧、烟气再轮回等工夫对 NOx举办把握。近几年投运的大型机组,尤其是超临界、超超临界机组基础都采用了低氮燃烧工夫,较好的把握了 NOx的排放浓度。而早些年投运的机组,NOx排放浓度相对较高。因为我邦对环保的条件越来越高,对氮氧化物排放的局限将越来越庄敬,于是邦内少少大型汽锅厂和少少工程公司等对低氮燃烧工夫举办了较众的考虑,尤其是正在已运转的机组上如正在少少已运转的电站汽锅上执行低氮燃烧改制的试验和工程操纵。执行低氮燃烧改制基础上是通过采用氛围分级、高位燃尽风、浓淡燃烧器和氛围浓淡分散工夫、低重燃烧器区域热负荷等工夫来竣工对 NOx的有用把握。

  答:正在燃烧进程中低重NOx的天生的紧要技能是采用分级燃烧,低重燃烧区域的氧浓度和低重火焰温度。上锅低NOx燃烧工夫策画的基础理念是将低过量氛围燃烧、氛围分级燃烧和异常策画的低NOx燃烧器相连合,正在挥发氮物质造成时、十分合节的早期燃烧阶段中将O2低重,从而到达它把通盘炉膛内分段燃烧和个人性氛围分段燃烧时低重NOx的才气连合起来,正在初始的富燃料要求下促使挥发氮物质转化成N2,因此到达大幅度低重NOx排放的宗旨。

  上锅低NOx燃烧工夫正在燃用策画煤种的处境下,机组负荷BMCR工况下汽锅的NOx排放浓度保障值可到达不凌驾200 mg/Nm3(O2=6%);机组负荷大于60%BMCR工况下汽锅的NOx排放浓度保障可到达不凌驾250 mg/Nm3(O2=6%)。

  答:凡是而言,为了保障汽温,汽锅正在低负荷运转不时时会适宜普及燃烧时的过量氛围系数。过量氛围系数的普及使得燃烧中氧量偏高,分级燃烧成效低重,也便是没有有用施展氛围分级的特性以低重NOx的排放,这是汽锅低负荷时NOx不易把握的紧要原由。

  其它,当机组正在低负荷运转时,纵使不到场燃烧配风的二次风门全合时,风门挡板仍留有肯定的流利闲隙,以保障约10%掌握的二次风通过,冷却该燃烧器喷嘴。但因为汽锅正在低负荷运转时,总的运转风量较小,而燃烧器停运风门全合时流利闲隙的组织,冷却风量占燃烧风量的比例正在低负荷时清楚扩大,低负荷运转时的主燃烧器区域的低氧量无法保障,分级燃烧成效低重,于是低负荷把握NOx的成效不清楚。

  上锅采用的是异常的低NOx燃烧器,通过异常策画的燃烧器组织以及通过变革燃烧器的风煤比例,将前述的氛围分级、燃料分级用于燃烧器自己,以尽恐怕地低重着火氧的浓度适宜低重着火区的温度到达最形式限地逼迫NOx天生的宗旨。

  上锅异常的低NOx燃烧器紧要蕴涵预置程度偏角的辅助风喷嘴(CFS)策画和深化着火煤粉策画。

  答:氛围分级燃烧的基础道理是将燃料的燃烧进程分阶段完工。氛围分级燃烧紧要有轴向和径向分级燃烧两种。轴向分级燃烧指正在距燃烧器上方肯定职位处开设一层或两层所谓燃尽风喷口,将助燃氛围沿炉膛轴向(即烟气活动倾向) 分级送入炉内,使燃料的燃烧进程沿炉膛轴向分级分阶段举办。径向分级燃烧指将二次风射流轴线向水冷壁偏转肯定角度,造成一次风煤粉气流正在内,二次风正在外的径向分级燃烧。

  氛围分级燃烧这一措施补偿了纯洁的低过量氛围燃烧的舛错。正在第一级燃烧区内的过量氛围系数越小,逼迫NOx的天生成效越好,但不所有燃烧产品越众,导致燃烧出力低重、惹起结渣和侵蚀的恐怕性越大。于是为保障既能削减NOx的排放,又保障汽锅燃烧的经济性和牢靠性,必需无误结构氛围分级燃烧进程。

  轴向分级燃烧工夫的紧要通过紧凑燃尽风CCOFA和分辨燃尽风SOFA举办把握,而径向分级燃烧工夫则通过预置程度偏角的辅助风喷嘴(CFS)策画来竣工,上锅低NOx燃烧工夫能有用地将轴向分级燃烧和径向分级燃烧举办复合。

  答:使燃烧进程尽恐怕正在迫近外面空度量的要求下举办,跟着烟气中过量氧的削减,能够逼迫NOx的天生。这是一种最纯洁的低重NOx排放的措施。凡是可低重NOx排放15~20%。但如炉内氧浓渡过低(3%以下),会酿成CO浓度快速扩大,扩大化学不所有燃烧热耗费,惹起飞灰含碳量扩大,燃烧出力低落。于是正在汽锅策画和运转时,应采用最合理的过量氛围系数。

  其它当汽锅策画时遵照较低的过量氛围系数时,倘若实践运转无法到达策画采用的过量氛围系数(实践运转高于策画值),会导致通过汽锅各受热部件的烟气流速偏离策画值,于是将无法来到策画的换热成效和受热面防磨性的条件。

  于是必需将低重NOx和普及燃烧出力相连合,正在相应的低过量氛围系数低重NOx排放的同时分身汽锅团体受热面的策画,优化团体汽锅的运转本能。

  答:SCR烟气脱硝工夫即拣选性催化还原工夫(Selective Catalytic Reduction,简称 SCR),是向催化剂上逛的烟气中喷入氨气或其它适宜的还原剂,使用催化剂(铁、钒、铬、钴或钼等碱金属) 正在温度为200-450℃时将烟气中的 NOx转化为氮气和水。因为NH3具有拣选性,只与NOx发作响应,基础不与O2响应,故称为拣选性催化还原脱硝。凤凰平台正在时时的策画中,行使液态纯氨或氨水(氨的水溶液),无论以何种体例行使氨,最初使氨蒸发,然后氨和稀释氛围或烟气混淆,结尾使用喷氨格栅将其喷入 SCR响应器上逛的烟气中。

  答:SCR法是邦际上操纵最众、工夫最成熟的一种烟气脱硝工夫。该法的益处是:因为行使了催化剂,故响应温度较低;净化率高,可高达85%以上;工艺兴办紧凑,运转牢靠;还原后的氮气放空,无二次污染。

  答:SCR法存正在少少清楚的舛错:烟气因素杂乱,某些污染物可使催化剂中毒;高阔别度的粉尘微粒可掩盖催化剂的外面,使其活性低落;编制中存正在少少未响应的NH3和烟气中的SO2影响,天生易侵蚀和停顿兴办的硫酸氨(NH4)2SO4和硫酸氢氨NH4HSO4,同时还会低重氨的使用率;投资与运转用度较高。

  当烟气中有氧气时,响应第一式优进步行,于是,氨花费量与NO还原量有一对一的干系。

  正在汽锅的烟气中,NO2凡是约占总的 NOx浓度的 5% ,NO2到场的响应如下:

  上面两个响应注解还原 NO2比还原 NO 需求更众的氨。正在绝大无数汽锅的烟气中,NO2仅占 NOx 总量的一小个别,于是 NO2的影响并不明显。

  答:SCR法中催化剂的采用是合节要素,对催化剂的条件是活性高、寿命长、经济性好不出现二次污染。正在以氨为还原剂来还原NOx时,固然进程容易举办,铜、铁、铬、锰等非贵金属都可起到有用的催化影响,但因烟气中含有SO2、尘粒和水雾,对催化响应和催化剂均晦气,故采用铜、铁等金属行动催化剂的SCR法必需首进步行烟气除尘和脱硫;或者是选用不易受污秽烟气污染和侵蚀等影响的,同时要具有肯定的活性和耐受肯定温度的催化剂,如二氧化钛为基体的碱金属催化剂,其最佳响应温度为300-400℃。

  答:SCR编制 NOx脱除出力时时很高,喷入到烟气中的氨险些所有和 NOx响应。有一小个别氨不响应而是行动氨遁逸摆脱了响应器。凡是来说,对待新的催化剂,氨遁逸量很低。然而,跟着催化剂失活或者外面被飞灰掩盖或停顿,氨遁逸量就会扩大,为了坚持需求的 NOx脱除率,就必需扩大响应器中 NH3/NOx摩尔比。当不行保障预先设定的脱硝出力和(或)氨遁逸量的本能程序时,就必需正在响应器内增添或转换新的催化剂以规复催化剂的活性和响应器本能。

  影响氨氧化响应的要素有:催化剂因素、烟气中各组分和氨的浓度、响应器温度等。凡是以为正在钒催化剂上,当温度凌驾 399℃时,氨的氧化对脱硝进程才有明显影响。

  其破坏:最初,到达给定的 NOx脱除率需求的氨需要率将扩大,需求增添特别的还原剂以替代被氧化的氨;第二,氨的氧化削减了催化剂内外面吸附的氨,恐怕影响 NOx脱除,恐怕导致催化剂体积亏空;其余,因为氨不是被氧化便是与 NOx响应或者行动氨遁逸从响应器中排出,于是氨的氧化使 SCR工艺进程的物料均衡变得杂乱。于是, SCR烟气脱硝编制需求安设氨遁逸的衡量仪器。

  答:SCR催化剂的氧化性子使燃用含硫煤的汽锅的脱硝响应器也会将 SO2氧化为 SO3:2SO2 + O2 → 2SO3 。SO2氧化率受烟气中 SO2浓度、响应器温度、催化剂质地、催化剂的组织策画及配方的影响。SO3的出现率正比于烟气中 SO2的浓度。扩大响应温度也会加快 SO2的氧化,当温度凌驾 371℃时,氧化速度将急速扩大。SO2氧化速度也与响应器中催化剂的体积成正比,于是,为得回高的脱硝出力和低的氨遁逸而策画的响应器也会出现更众的 SO3。

  SO3与催化剂组分及烟气组分响应,造成固体颗粒重积正在催化剂外面或内部,缩短催化剂寿命。SCR响应器出现的 SO3扩大了烟气中 SO3的本底浓度。

  这些物质从烟气中固结并重积,能够使催化剂失活;酿成 SCR编制的下逛兴办沾污和侵蚀,扩大氛围预热器的压降并低重其传热本能;使飞灰及脱硫装配副产品不适合于特定的用处。低重上述影响是将氨遁逸量坚持正在低程度以及把握燃用含硫燃料汽锅 SCR装配的SO2氧化率。铵盐重积开头的温度是氨和 SO3浓度的函数,为了避免催化剂沾污,正在满负荷要求下,SCR编制运转温度应当坚持正在 320℃以上。

  答:影响SCR脱硝本能的几个合节要素有:响应温度、烟气速率、催化剂的类型、组织和外面积以及烟气/氨气的混淆成效。

  催化剂是SCR编制中的紧要个别,其因素构成、组织、寿命及合连参数直接影响SCR编制的脱硝出力及运转状态。差异的催化剂适宜的响应温度也不同各异。响应温度不单决断响应物的响应速率,并且决断催化剂的响应活性。倘若响应温度太低,催化剂的活性低重,脱硝出力低落,则达不到脱硝的成效,其余催化剂正在低温下陆续运转,还将导致催化剂的永恒性损坏;倘若响应温度太高,则NH3容易被氧化,天生NOx的量扩大,乃至会惹起催化剂资料的相变,导致催化剂的活性退化。正在肖似的要求下,响应器中的催化剂外面积越大,NO的脱除出力越高,同时氨的逸出量也越少。

  NH3输入量必需既保障SCR编制NOx的脱除出力,又保障较低的氨遁逸率。唯有气流正在响应器中速率分散匀称及活动倾向调度适当,NOx转化率、氨遁逸率和催化剂的寿命才力得以保障。采用合理的喷嘴格栅,并为氨和烟气供应足够长的混淆烟道,是使氨和烟气匀称混淆的有用办法,能够避免因为氨和烟气的混淆不均所惹起的一系列题目。