NOx脱硝技术简介和选择
烟气脱硝技术主要有:低氮燃烧改造技术、选择性催化还原技术(SCR)、选择性非催化还原技术(SNCR)和上述技术的组合技术,包括低氮燃烧-SNCR技术、SNCR-SCR。
项目 | NOx控制技术 | 脱硝效率% | NOx控制极限 |
低NOx燃烧技术 | 低NOx燃烧器 | 20~40 | 各种低NOx燃烧技术组合,可将NOx排放浓度降低到350mg/Nm3以下 |
空气分级 | 20~40 |
燃料再燃 | 50~70 |
燃烧优化系统 | 10~30 | 受制于硬件设备 |
烟气脱硝技术 | SCR | ~90 | 50mg/Nm3以下 |
SNCR | 30~80 | 取决于入口烟气参数和NOx浓度,锅炉燃烧方式。 |
1.低NOx燃烧技术简介
燃煤锅炉排放的NOx主要由NO、NO2及微量N2O组成,其中NO含量超过90%,NO2约占5~10%,N2O量只有1%左右。煤粉燃烧过程中,理论上NOx的生成有三条途径,即:热力型、燃料型与瞬态型。其中,燃料型NOx产生于煤粉燃烧初期,所占NOx比例超过80~90%,是通过燃烧控制NOx减排的主要对象。
炉内低NOx燃烧技术通过控制炉膛局部区域的燃烧气氛、燃烧温度与停留时间,生成中间产物HCN与NH3,来抑制与还原已经生成的NOx。
将部分助燃空气从燃烧器区域分离出来,通过燃烧器上方的喷口送入炉内,在炉膛高度方向形成空气分级燃烧,维持火焰下游足够长的还原停留时间,是配合燃烧器控制炉内NOx生成的重要措施。低NOx燃烧技术在四角切圆和墙式燃烧器型式锅炉中有较好的应用。
2.SNCR脱硝技术简介
在高温没有催化剂的条件下,氨基还原剂(如氨气、氨水、尿素)喷入炉膛,热解生成NH3与其它副产物,在850~1100℃温度窗口,NH3与烟气中的NOx进行选择性非催化还原反应,将NOx还原成N2与H2O。反应分为如下两个过程:
l第一步是生成还原反应的还原剂NH3,与氨气和氨水不同,尿素作为脱硝还原剂时,需要首先热解成NH3:
CO (NH2)2 →NH3+HNCO (1)
HNCO+H2O→NH3+CO2 (2)
l第二步NH3 与NOx反应:
4NH3 + 4NO + O2 →4N2 + 6H2O (3)
8NH3 + 6NO2 →7N2 +12H2O (4)
SNCR脱硝反应对温度条件非常敏感,受制于停留时间、NH3/NO摩尔比(NSR)、混合程度等因素,对锅炉效率及空预器堵灰造成一定负面影响。
3.SCR脱硝技术简介
选择性催化还原烟气脱硝(SCR)技术,是往烟气中喷射氨基还原剂,在300~400℃温度和催化剂作用下,通过还原反应将NOx还原成无害的N2和H2O。
SCR系统包括反应器(反应器、烟道、催化剂、氨喷射、均流与导流装置、吹灰器等)、氨区(储存、制备与供应)及热控等三部分。其中催化剂是核心部件,其反应活性与寿命受到燃料、炉型、烟气参数、机组负荷等因素的重大影响,合理选择工艺布置方式、氨喷射装置、导流与整流装置、吹灰装置、飞灰防堆积措施及在线监测装置等,将有利于优化烟气流场,提高催化剂的防堵防磨特性,延长其使用活性,减少氨逃逸以及对下游烟道设备的影响。