脱硝培训学习总结

脱硝培训学习总结
火电厂发电使燃烧的煤中会产生大量含有硝废气，这些废气排入大气会产生污染形成酸雨。

火电厂脱硝设备则是用来处理这些含有大量硝废气的装置。

控制氮氧化物（NOx）排放主要措施有2 种：低氮燃烧和烟气脱硝。

烟气脱硝工艺
由于炉内低氮燃烧技术的局限性,使得NOx 的排放不能达到令人满意的程度,为了进一步降低NOx 的排放,必须对燃烧后的烟气进行脱硝处理。

目前通行的烟气脱硝工艺大致可分为干法、半干法和湿法3 类。

其中干法包括选择性非催化还原法( SNCR) 、选择性催化还原法(SCR) 、电子束联合脱硫脱硝法;半干法有活性炭联合脱硫脱硝法;湿法有臭氧氧化吸收法等。

在众多脱硝方法当中,SCR 脱硝工艺以其脱硝装置结构简单、无副产品、运行方便、可靠性高、脱硝效率高、一次投资相对较低等诸多优点,在日本和欧美得到了广泛的商业应用。

SCR工艺
SCR 装置主要由脱硝反应剂制备系统和反应器本体组成。

通过向反应器内喷入脱硝反应剂N H3 ,将NOx 还原为氮气。

由于此还原反应对温度较为敏感,故需加入催化剂,以满足反应的温度要求,增强反应活性。

采用高含尘工艺时,SCR 反应器布置在省煤器和空气预热器(空预器) 之间。

其优点是烟气温度高,满足了催化剂活性要求;缺点是烟气中的飞灰含量高,对催化剂的防磨损和防堵塞的性能要求较高。

对于低含尘工艺,SCR 布置在烟气脱硫系统( FGD) 之后、烟囱之前。

此时虽然烟气中的飞灰含量大幅减少,但为了满足催化剂活性对反应温度的要求,需要安装蒸汽加热器和烟气换热器( GGH) ,系统复杂,投资增加,故一般选择高含尘工艺。

脱硝技术
降低NOx排放主要措施有2种。

一是控制燃烧过程中NOx 的生成，即低NOx 燃烧技术；二是对已生成的NOx进行处理，即烟气脱硝技术。

1、低NOx燃烧技术
为了控制燃烧过程中NOx 的生成量所采取的措施原则为：降低过量空气系数和氧气浓度，使煤粉在缺氧条件下燃烧；降低燃烧温度，防止产生局部高温区；缩短烟气在高温区的停留时间等。

空气分级燃烧
燃烧区的氧浓度对各种类型的NOx生成都有很大影响。

当过量空气系数＜1，燃烧区处于“贫氧燃烧”状态时，抑制NOx的生成量有明显效果。

根据这一原理，把供给燃烧区的空气量减少到全部燃烧所需用空气量的70% 左右，从而降低了燃烧区的氧浓度，
也降低了燃烧区的温度水平。

因此，第一级燃烧区的主要作用就是抑制NOx 的生成并将燃烧过程推迟。

燃烧所需的其余空气则通过燃烧器上面的燃烬风喷口送入炉膛与第一级所产生的烟气混合，完成整个燃烧过程。

炉内空气分级燃烧包括：轴向空气分级燃烧（ROFA方式）和径向空气分级燃烧。

轴向空气分级将燃烧所需的空气分两部分送入炉膛：一部分为主二次风，占总二次风量的70%~85%另一部分为燃烬风（ROFA），占总二次风量的
15%~30%。

炉内的燃烧分为3个区域，即热解区、贫氧区和富氧区。

径向空气分级燃烧是在与烟气流垂直的炉膛截面上组织分级燃烧的。

它是通过将二次风射流部分偏向炉墙来实现的。

空气分级燃烧存在的问题是二段空气量过大，会使不完全燃烧损失增大；煤粉炉由于还原性气氛而易结渣、腐蚀。

燃料分级燃烧
在主燃烧器形成初始燃烧区的上方喷入二次燃料，形成富燃料燃烧的再燃区，NOx进入该区将被还原成N2。

为了保证再燃区的不完全燃烧产物能够燃烬，在再燃区的上面还需布置燃烬风喷口。

改变再燃烧区的燃料与空气的比例是控制NOx 排放量的关键因素。

存在的问题是为了减少不完全燃烧损失，需加空气对再燃区烟气进行三级燃烧，因而配风系统比较复杂。

烟气再循环
该技术是把空气预热器前抽取的温度较低的烟气与燃烧用的空气混合，通过燃烧器送入炉内从而降低燃烧温度和氧的浓度，达到降低NOx生成量的目的。

存在的问题是由于受燃烧稳定性的限制，一般再循环烟气率为15%~20%，投资和运行费较大，占地面积大。

低NOx燃烧器
通过特殊设计的燃烧器结构（-+.）及改变通过燃烧器的风煤比例，以达到在燃烧器着火区空气分级、燃烧分级或烟气再循环法的效果。

在保证煤粉着火燃烧的同时，有效地抑制NOx的生成。

如浓淡煤粉燃烧方式为：在煤粉管道上的煤粉浓缩器使一次风分成水平方向上的浓淡两股气流，其中一股为煤粉浓度相对较高的煤粉气流，含大部分煤粉；另一股为煤粉浓度相对较低的煤粉气流，以空气为主。

只需用低NOx 燃烧器替换原来的燃烧器，燃烧系统和炉膛结构不需要作任何更改。

烟气脱硝技术
在众多的脱硝技术中，SCR(选择性催化还原性)是脱硝效率最高，最为成熟的脱硝技术。

，其NOx的脱除率可达到80%~90%.SCR技术是还原剂（NH3、尿素）在催化剂作用下，选择性地与N2反应生成H2O,而不是被O2所氧化，故称为“选择性”。

SCR系统包括催化剂反应室、氨储运系统、氨喷射系统及相关的测试控制系统。

SCR工艺的核心装置是脱硝反应器，水平和垂直气流的2种布置方式，按照催化剂反应器安装在烟气除尘器之前或之后，则可分为“高飞灰”或“低飞灰”脱硝，采用高尘布置时，SCR 反应器布置在省煤器和空气预热器之间。

优点是烟气温度高，满足了催化剂反应要求。

缺点是烟气中飞灰含量高，对催化剂防磨损、堵塞及钝化性能要求更高。

对于低尘布置，SCR布置在烟气脱硫系统和烟囱之间。

烟气中的飞灰含量大幅降低，但为了满足温度要求，需要安装烟气加热系统，造成系统复杂，运行费用增加，故一般选择高尘布置方式。

还原剂的选择
对于SCR工艺，选择的还原剂有尿素、氨水和纯氨。

尿素法是先将尿素固体颗粒在容器中完全溶解，然后将溶液泵送到水解槽中，通过热交换器将溶液加热至反应温度后与水反应生成氨气；氨水法，是将25%的含氨水溶液通过加热装置使其蒸发，形成氨气和水蒸汽；纯氨法是将液氨在蒸发器中加热成氨气，然后与稀释风机的空气混合成氨气体积含量为5% 的混合气体后送入烟气系统。

运行中主要影响因素
在SCR 系统设计中，最重要的运行参数是烟气温度、烟气流速、氧气浓度、
SO3 浓度、水蒸汽浓度、钝化影响和氨逃逸等。

烟气温度是选择催化剂的重要运行参数，催化反应只能在一定的温度范围内进行，同时还存在催化的最佳温度（这是每种催化剂特有的性质），因此烟气温度会直接影响反应的进程；而烟气的流速直接影响NH3与NOx的混合程度，需要设计合理的流速以保证NH3与NOx充分混合而使反应充分进行，同时反应需要氧气的参与，但氧浓度不能过高，一般控制在2%~3%。

氨逃逸是影响SCR 系统运行的另一个重要参数，实际生产中通常是被喷射进系统的氨多于理论量，反应后在烟气下游多余的氨称为氨逃逸。

NOx 脱除效率随着氨逃逸量的增加而增加。

另外，水蒸气浓度的增加会使催化剂的性能下降，催化剂钝化失效也不利于SCR系统的正常运行，必须加以有效控制。