浅谈SNCR+SCR烟气联合脱硝工艺在电站锅炉中的应用

2020-02-22 12:21靳亚琼
科技风 2020年5期
关键词:电站锅炉

靳亚琼

摘 要:本文主要对SNCR+SCR烟气联合脱销工艺技术的原理进行了阐述,并对目前某电厂内机组氮氧化物排放超标进行了研究,制定出相关的脱销工艺,希望能够提供一定的参考。

关键词:SNCR;SCR;烟气脱硝;电站锅炉

随着社会经济的不断发展以及科学技术的不断发展,对烟气脱硝工艺的要求越来越高,所以为了让脱硝的可行性得到保证,就需要相关的工作人员根据机组的实际情况以及当地的环境情况,制定出更加科学和先进的SNCR+SCR烟气联合脱硝实施方案,保证氮氧化物的排放与国家规定相符。

1 烟气脱硝技术相关概述

1.1 SNCR技术

SNCR技術是选择性非催化还原技术,在使用的过程中不需要使用催化剂,在温度为850℃-1100℃的范围内,会与烟气中存在的NOx发生一定的化学反应,主要的生成物包括氮气、水,这样能有效减少NOx的排放,SNCR技术建设的周期较短、投资成本较少,但是其脱硝的效率严重受到反应的温度、停留时间等各个方面的影响,具有不稳定性。

1.2 SCR技术

SCR技术是选择性催化还原技术,其具有脱硝效率高、污染小等特点,催化剂作用还原剂,在温度为300℃-400℃之间与烟气中的NOx发生反应,也能减少NOx的排放,但是这类技术的运行成本较高,且要求催化剂的活性、阻力等都要具有较高的要求。

1.3 SNCR+SCR烟气联合脱硝技术

该类脱硝技术是在炉膛中喷入还原剂,并在SNCR的反应装置中先进行一次脱硝,没有发生反应的还原剂会与烟气一起进入SCR反应装置中进行催化反应,能提高脱硝的效率。这类技术将SNCR和SCR技术的特点有效融合,且其脱硝的效率和使用成本比较适中,在小中型的锅炉中使用,其脱硝的概率高达75%,其在使用的过程中相对比较安全,且具有投资成本低、脱硝率高等特点,但是对脱硝系统的耦合性具有较高的要求。

2 SNCR+SCR烟气联合脱硝工艺在电站锅炉中的应用

2.1 锅炉的具体情况

本实验的锅炉型号为循环流化床锅炉,YG-75/3.82-M10,本锅炉既可煤和煤泥混烧又可烧洗矸煤,拥有自然循环、中间储存、固态排渣等功能,锅炉炉顶的标高为26875mm,锅炉使用的效率为90.2%,炉膛的横截面积为3170×6340mm,耗煤量为14520kg/h。

2.2 简述烟气脱硝系统

在该系统中脱硝的还原剂为尿素,由SNCR和SCR组成了烟气脱硝系统,其中尿素站和炉侧的喷射系统构成了SNCR系统,在炉前的折焰角区域内设置SNCR炉侧喷射系统,而SCR反应器则设置在烟道当中,烟气脱硝系统中主要涉及的参数包括烟气量474216m3·h-1、SNCR设计入口的烟温900-1150℃、SCR设计入口的烟温为385℃、烟尘质量的浓度为39g·m-3等数值,这些数值与体积相关的都已经换算成标准状态,SNCR出口的NOx浓度设计和控制要必须要比200mg/m3小。

2.3 模拟CFD数值

CFD就是计算流体动力学,模拟CFD能够解决NO的分布、速度以及SNCR与SCR的流场设计等问题,从而确定出最优的脱硝工艺。需要确定SNCR和SCR的温度场以及NO、NH3的浓度,假设模拟的条件为:布置三层尿素溶液喷枪在炉前的标高区域,并在每层设置7支喷枪,还原剂尿素溶液的浓度为10%,氨氮摩尔比为1.4,不同层的喷枪组合的方式应该与相应的负荷所对应,由于尾部存在转弯烟室,所以会导致烟气流发生一定的离心转弯,导致气体集中在烟道尾部的后墙侧,所以需要在水平烟道内设置一对喷枪,经过相关的实验可以知道,当烟气处理前其NOx的质量浓度为350mg/m3,而进行处理之后烟气中的NOx质量浓度降低到5.8mg/m3,脱硝的效率高达81.7%。

2.4 工程实例研究

2.4.1 SNCR脱硝系统研究

尿素站和炉侧喷射系统构成了SNCR脱硝系统,其中尿素站又由尿素、斗提机以及溶解罐等组成,其采用的控制系统为DCS控制系统,能够进行独立的运行和操作,控制系统能够实时对温度信号等进行监视,炉侧喷射系统主要由分配单元、喷射单元等构成,其具有稀释尿素质量分数的作用,以锅炉的负荷要求等为依据,让尿素溶液供应至不同层的喷射枪中,从而让脱硝效率更加合理。

2.4.2 SCR脱硝系统

在SCR反应器中使用的催化剂是根据科学的比较选择的,其为平板式催化剂,在初装催化剂之前,首先需要强制性检验催化剂及其性能,保证其所有的指标能够符合我国相关的标准。SCR吹灰系统中主要设置了3套半伸缩的蒸汽吹灰器,为了保证催化剂具有一定的清洁度,还要再吹灰系统中设置稳定阀,保证阀后的压力为1.2Mpa,当催化剂的压差比150Mpa大时,才能启动吹灰程序。

2.4.3 加固锅炉结构

在锅炉的温度应该增加催化剂和反应器的荷载,并根据新增加的荷载计算炉架的承载力,并验算炉架混凝土柱子的承载力以及四肢组合压弯构件,为了能够将炉架的承载力进一步提高,还需要补强炉架结构,在对应的轴线新增承台以及地梁,不断提高结构的稳定性。

2.5 运行脱硝结构

脱硝系统会根据机组的总体负荷以及反应温度的范围等相关参数,选择合适的喷枪组合,并通过对分配单位等进行计量,保证SNCR以及SCR反应器之间实现紧密的配合,最后保证排放的气体达到相关的浓度排放标准。

3 结语

社会在不断发展,所以相关的研究人员一定要跟上时代发展的步伐,积极采用更加先进的脱硝工艺,不断提高脱硝的效率,充分结合实际情况,有效提升脱硝工程设计的科学性,现代社会中SNCR+SCR烟气联合脱硝系统具有使用安全、投资成本低、脱硝效率大等特点,能保证排放的烟气达到相关标准,具有较好的应用价值和应用前景。

参考文献:

[1]邢俊冬,吴杰.低氮燃烧和SCR技术在燃煤锅炉烟气脱硝中的联合应用[J].科技资讯,2019,17(13):66+68.

[2]朱健.浅谈SCR和SNCR在燃煤锅炉烟气脱硝中的应用[J].科技资讯,2015,13(14):108-109.

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