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高效SNCR脫硝技術(shù)
發(fā)布時(shí)間:
2022-05-10 14:18
一、技術(shù)背景
近年來(lái),隨著(zhù)國內經(jīng)濟的快速發(fā)展,氮氧化物(NOx)污染物的排放量迅速增加,嚴重污染了生態(tài)環(huán)境,已成為制約社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展的重要因素之一。氮氧化物的主要來(lái)源是火力發(fā)電、機動(dòng)車(chē)排放和工業(yè)鍋爐爐窯排放,其中火電廠(chǎng)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。我國先后五次頒布實(shí)施有關(guān)火電廠(chǎng)大氣污染物的排放標準,對燃煤電站NOx的排放控制標準要求越來(lái)越嚴格。
山東中天科技工程有限公司一直致力于環(huán)??萍脊こ痰难邪l(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(jiǎn)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(méi)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(wú)害的氮氣和水的一種脫硝方法。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)行還原反應生成N2和H2O。該方法以膛爐為反應器,可通過(guò)對鍋爐進(jìn)行改造實(shí)現。
以氨水、尿素為還原劑的主要反應:
4NH3 + 4NO + O2 = 4N2 + 6H2O
CO(NH2)2 + 2NO + 1/2O2= N2 + CO2 + 2H2O
傳統的SNCR未經(jīng)過(guò)建模分析,對于爐內噴槍設置比較簡(jiǎn)單、單一,無(wú)法滿(mǎn)足保證脫硝效率的同時(shí)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)的爐內脫硝解決方案。公司認真負責對待每一個(gè)項目,在工程開(kāi)車(chē)、試車(chē)前,做充分的前期工作。第一步,對爐內負荷性能、燃油(燃煤)情況、負荷溫度及氮氧化物含量進(jìn)行分析;第二步,應用流體動(dòng)力學(xué)軟件CFD(Computational Fluid Dynamics)對鍋爐內流體進(jìn)行力學(xué)、化工動(dòng)力學(xué)建模及建立噴射模型;第三步,進(jìn)行模擬實(shí)驗,生成化學(xué)動(dòng)力學(xué)為基礎的溫度分布圖,基于CKM判斷噴槍的位置,初步判斷噴槍的注入結果;第四步,分析噴射的預期性能,對噴射位置圖解,并根據要求所需要的噴槍類(lèi)型,完成整個(gè)反應的模擬、分析、預測過(guò)程。CFD軟件的應用在很大程度上替代了耗資巨大的流體動(dòng)力學(xué)實(shí)驗設備,對反應的進(jìn)行,噴槍的安裝、噴射等具有重要的指導意義。
三、工藝流程圖
圖1為結合CFD軟件模擬的SNCR流程圖
工藝主要分為三個(gè)模塊(1)還原試劑的配制模塊;(2)還原劑的輸送、計量模塊(3)還原劑的分配模塊。還原劑通過(guò)配制、計量、分配后通過(guò)噴槍注入到適合的爐膛位置,并與氮氧化物進(jìn)行反應。通過(guò)測量尾氣的氨逃逸量及氮氧化物含量調節還原劑的注入量。通過(guò)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),并應用于實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程,取得了良好脫硝效果。
現以《山西平陸80萬(wàn)噸/年氧化鋁項目熱電裝置2×220t/h循環(huán)流化床鍋爐煙氣凈化系統-脫硝裝置》項目為例對脫硝技術(shù)及脫硝成果簡(jiǎn)述。
本項目熱電裝置工程建設規模為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,脫硝公用系統設備按2臺爐考慮,并預留擴建2臺爐擴建位置。
SNCR技術(shù)的工藝設計包括對鍋爐改造前進(jìn)行基礎工況測試,采用三維計算流體力學(xué)對該鍋爐改造前進(jìn)行燃燒模擬,比較模擬結果與基礎工況測試數據以校正燃燒模型參數,以及模擬脫硝綜合改造對爐內流場(chǎng)和燃燒狀況的影響以指導SNCR噴槍的布置。數值模擬確認了脫銷(xiāo)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,噴槍設置三層,共16套。性能測試結果顯示如表:
單臺220t/h鍋爐性能表
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