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      河北誠譽環境工程有限公司專業生產脫硝噴槍、氨水噴槍、尿素噴槍
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      垃圾焚燒爐SNCR脫硝效率的影響因素及建議
      作者:  來源: http://m.mokalbaritea.com/yqtx/n2776.html   發布時間:2023-01-07

      摘要: SCNR脫硝功率的影響要素有:溫度、NH3/NOx混合度.分析了NH3/NOx混合度的影響要素.結合廢物燃燒爐SNCR脫硝工程的實際經驗數據,研究了溫度對脫硝功率的影響,并提出相應的對策.

      引言

      SNCR(Selective Non-Catalytic Reduction)脫硝技能于20世紀70年代起源于日本,80年代末在歐盟國家開始工業應用,90年代初進入美國。該技能由丹麥FLOW.VISION有限公司引入我國,隨后美國燃料科技、德國ERC等公司紛紛進入中國推廣。SNCR脫硝技能具有改造工期短、改造難度小、出資少等優點,是一種經濟環保的脫硝技能,目前,已在我國工業經濟中廣泛應用及開展。

      1 原理

      SNCR脫硝技能是在必定的(一般是800°C~1000°C)煙氣條件下,向煙氣中噴入脫硝復原劑。在高溫條件下,復原劑迅速地分解成NH3,一起與煙氣中的NOx發生氧化復原反響,將NOx復原成N2與H2O蒸汽。該技能選用的脫硝復原劑一般為氨水和尿素2種。氨水作為復原劑時,噴發入高溫煙氣后,迅速氣化成NH3和H2O蒸汽。首要化學反響為:

      4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O

      4NH3+2NO2+O2→3N2+6H2O

      選用尿素作為復原劑時,噴發入高溫煙氣后,先分解為NH3,一起與煙氣中的NO發生氧化復原反響。首要化學反響為:

      2CO(NH2)2+4NO+O2→4N2+2CO2+4H2O

      6CO(NH2)2+8NO2+O2→10N2+6CO2+12H2O

      2 溫度的影響分析

      以各行業SNCR脫硝工程實例為基礎,在NH3/NOx混合均勻程度完全相同的前提下,分析不同情況下的溫度對脫硝的影響。

      2.1 不同復原劑的最佳反響溫度

      不同復原劑需要的SNCR脫硝溫度不盡相同。以重慶市某600t/d廢物燃燒鍋爐和大連市某500t/d廢物燃燒鍋爐為例。其中,重慶項目復原劑為尿素,大連項目的復原劑為氨水。

      重慶項目:在鍋爐負荷控制在80%,噴發入爐膛的尿素溶液(40%,w/w)控制在49.3kg/h,混合液總量控制在450kg/h時,每隔1min,記載一次SNCR脫硝體系的運轉參數(氨逃逸率均為0mg/Nm3)。

      大連項目:在鍋爐負荷控制在65%~75%,噴發入爐膛的氨水(20%,w/w)控制在30kg/h,混合液總量控制在180kg/h時,每隔1min,記載一次SNCR脫硝體系的運轉參數(氨逃逸率均為5~6mg/Nm3)。

      依據測算CEMS檢測點與噴槍的間隔,噴發點(脫硝反響點)至CEMS的時刻約3min,扣除時刻上的延遲后,測驗成果如圖1。

      1.jpg

      圖1表明,在鍋爐負荷和復原劑噴入量均不變的情況下,氨水作為復原劑,NOx的排放量谷值所對應的煙氣溫度約825°C;尿素作為復原劑時,NOx的排放量谷值所對應的煙氣溫度約930°C。

      SNCR脫硝體系比較適宜的反響溫度區域為800°C~1000°C,即脫硝反響功率較高的溫度區間。其中,氨水利用率較高的溫度區間為800°C~870°C;尿素利用率較高的溫度區間為870°C~970°C。當溫度低于該區間時,反響不徹底,即未參加反響的NH3添加,使得NH3逃逸率添加,會發生二次污染;當反響溫度高于該區間時,NH3的氧化反響占主導,添加了復原劑的消耗量,即脫硝功率下降。

      2.2 復原劑相同,不同溫度對脫硝功率的影響

      以大連市某500t/d廢物燃燒鍋爐為例,在鍋爐負荷控制在65%~75%,噴發入爐膛的氨水(20%,w/w)控制在30kg/h,混合液總量控制在180kg/h時,每隔1min,記載一次SNCR脫硝體系的運轉參數。成果如圖2。

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      圖2表明,在鍋爐負荷不變,噴入鍋爐的氨水量和稀釋水量均不變的情況下,煙氣溫度在825°C時,NOx的排放濃度最低。煙氣溫度偏高或偏低,NOx的濃度均升高。NH3逃逸率值穩定地控制在6mg/Nm3以下。

      1)區間一:780°C~825°C內,跟著溫度升高,NOx的濃度下降。首要是因為溫度的升高,脫硝反響加重,越來越多的NH3與NOx發生反響,而下降NOx

      的濃度。

      (2)區間二:825°C~880°C內,跟著溫度的升高,NOx的濃度升高。首要原因有:1)溫度升高,NH3與NOx的反響削弱,NOx的排放濃度升高;2)煙氣溫度的升高,局部會發生NOx,相同會添加NOx的濃度。

      氨逃逸率穩定地控制在6mg/Nm3,而噴氨量不變,闡明參加反響的NH3量基本不變,即NH3的利用率不變。

      “區間一”的斜率的絕對值,比“區間二”的要低,闡明“區間二”內所發生的NOx濃度高于區間一。即溫度越高,發生NOx的速度越快。

      NH3逃逸率一向處于5~6mg/Nm3,闡明煙氣中有部分NH3未與NOx發生反響,而直接隨煙氣一起排入大氣??赡苁怯蓢姌岇F化的散布不均勻導致。

      2.3 負荷不變,溫度升高對脫硝功率的影響

      因為廢物的熱值不同(特別是廢物燃燒爐),在廢物投料量不變的情況下,爐膛內溫度會出現動搖。以大連市某500t/d廢物燃燒鍋爐為例。該體系噴槍設置為前墻2支、側墻各2支,共6支。運轉時全部啟用。

      在鍋爐負荷80%不變,即廢物投料量堅持不變的情況下,設定噴發入氨水耗量25kg/h不變,測驗不同溫度條件下,經過調理混合液總量,使NOx的排放值控制在200mg/Nm3以下。

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      圖3顯示了煙氣溫度與混合液總量的聯系。趨勢表明:在鍋爐負荷不變情況下,煙氣溫度升高時,添加混合液的總量,可使NOx排放值堅持不變。

      依據程序控制原理:混合液總量=噴氨量+稀釋水量。在噴氨量不變的情況下,混合總量添加,體現為稀釋水量的添加,噴發入爐膛內的氨水濃度變低混合液總量的添加,闡明每支噴槍的流量添加。在噴槍的設計出力下,流量添加后,噴槍霧化的液滴粒徑會添加,液滴在高溫煙氣中的氣化時刻添加。因而,液滴在氣化的過程中,隨煙氣向上活動至溫度稍低的區域,氣化后的NH3與NOx在溫度稍低的區域,發生氧化復原反響。

      3 NH3/NOx混合度

      NH3與煙氣(NOx)的混合是經過噴槍實現。NH3與煙氣(NOx)混合得越充分,發生氧化復原反響后,NH3的利用功率越高,脫硝功率也越高,反之越低。SNCR脫硝復原劑(氨水或尿素溶液),均是以液態方式噴發入煙氣中,經過噴槍,將液體霧化成無數個小粒徑的液滴,均勻地散布在煙道截面上。其混合的均勻程度,與噴槍有很大聯系。因而,在SNCR脫硝體系中,噴槍是最為要害的一個設備。

      3.1 噴槍安置

      噴槍的安置,涵蓋兩方面:噴槍數量和噴槍的霧化方式。依據控制邏輯,正常運轉時,噴入鍋爐的混合液總量(Q)不變。在必定的煙氣截面積(S)上,安置必定數量(n)的噴槍,單支噴槍的流量為()。因而,噴槍的數量決議了每支噴槍的流量。數量越多,單支噴槍流量越小,反之越大。

      不考慮煙氣天然混合的要素,使復原劑掩蓋整個煙氣截面,則每支噴槍需要掩蓋的必定截面積()。必定的噴槍流量()下,噴槍的不同霧化方式,脫硝的功率也不完全一樣。江寶寶等對CFB鍋爐的研究表明,在相同噴槍數量下,扇形噴槍噴發速率比圓錐形噴槍大2.8m/s,霧化后粒徑比圓錐形噴槍小9~16μm,更有利于提高脫硝功率。

      3.2 噴槍霧化粒徑

      噴槍霧化液滴粒徑的巨細,決議了NH3與煙氣的接觸面巨細。理論上來說,噴槍霧化后的液滴粒徑越小,液滴與煙氣(NOx)的接觸面越大,NH3的利用率越高,

      脫硝功率越高。然而,液滴越小,質量就越小,單個液滴取得的動量越小,其在煙氣中的阻力作用下,液滴的穿透力衰減極快,導致液滴在煙氣中的掩蓋面小。

      因而,霧化后液滴的動量(粒徑巨細和速率),直接影響到液滴對煙氣截面的掩蓋率。選擇適宜的噴槍參數,即適宜的霧化液滴的動量,成為SNCR脫硝工程成敗的要害。

      江寶寶等對不同負荷和不同的霧化方式下,SNCR脫硝的功率進行研究,并研究了噴槍不同出力下的霧化特性。但未對霧化液滴的動量(巨細、速率)與脫硝功率的聯系做研究。噴槍最佳的動量(巨細、速率),將是SNCR脫硝功率提高的首要研究方向。對SNCR脫硝工程的設計和功率提高,將起到很明顯的指導作用。

      4 結論及主張

      (1)不同復原劑利用率的最佳溫度不同。氨水利用率最高時煙氣溫度約為825°C,較高的溫度區間800°C~870°C;尿素利用率最高時的煙氣溫度約為930°C,較高的溫度區間為870°C~970°C。

      (2)同一復原劑在不同溫度下的利用率不一樣。在利用率最高所對應的煙氣溫度兩側,離得越遠,復原劑利用率越低。高溫區的利用率高于低溫區。

      (3)當噴槍處的溫度仍高于最佳反響溫度區間時,可經過添加混合液(復原劑+稀釋水)的總量,到達較高的脫硝功率。在爐膛發生的初始NOx濃度不變的情況下,即復原劑的耗量不變,則只需經過添加稀釋水的量即可。

      SNCR脫硝體系設計時,主張設置多層噴槍,以習慣爐膛負荷調整時引起的溫度改變。因為爐膛內溫度呈現上低下高的散布,當高負荷時,上層噴槍處溫度合適,噴槍主動切換至上層;當低負荷時,基層噴槍處溫度合適,噴槍主動切換至基層。這樣,不論爐膛的負荷如何改變,SNCR脫硝反響點,始終處于最佳溫度區間內。



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