烟气脱硝SCR与SNCR技术的比较

2023年5月17日

锅炉燃烧的是低热值高灰分燃料,尾灰浓度远高于煤粉锅炉,会造成SCR反应器催化剂磨损严重,使用寿命降低,增加运行成本;节煤后烟气温度低于煤粉炉,设计的310℃是SCR脱硝反应的下限温度,不利于SCR反应器提高脱硝效率;由于催化剂会将SO2氧化为SO3,并与无组织氨反应生成硫酸铵和硫酸氢铵,容易造成空气预热器积灰和腐蚀,增加系统阻力,影响机组运行安全。考虑到以上因素,不考虑SCR或SNCR+SCR联合反硝化工艺。


脱硝工艺的选择


烟气脱硝技术比较(福建地区)

SNCR适用于循环流化床装置,首先,其炉膛出口温度一般在850—1000℃范围内,在SNCR工艺的有效“温度窗”内;其次,燃烧后的烟气分成三股通过分离器,在分离器内剧烈混合,停留时间在1.5秒以上。停留时间大于1.5秒,为SNCR工艺提供了天然优良的反应器;最后,由于循环流化床燃烧技术是一种低NOX燃烧技术,因此循环流化床锅炉出口NOX浓度较低,再通过SNCR工艺,使出口浓度能够保证环保要求;此外,SNCR工艺的投资和运行成本低于SCR工艺,工业试验和国外运行经验均表明SNCR系统可用于循环流化床锅炉。此外,SNCR工艺投资和运行成本低于SCR工艺,工业试验和国外运行经验表明,SNCR系统设计合理,脱硝效率大于50%,氨逸出量可小于8ppm,可用于循环流化床锅炉。

与SCR脱硝技术相比,SNCR脱硝技术具有实施简单易行、投资运行成本低、占地面积小、建设周期短、可减少NOx排放等优点。建设周期短,NOx排放达到环保要求。在满足布置要求的前提下,投资成本经济合理,建议采用SNCR工艺。


2.SNCR脱硝系统还原剂的选择
SNCR脱硝系统还原剂有液氨、氨和尿素。

1)液氨:
优点:喷入炉膛后迅速蒸发成气体,不会造成炉膛受热面湿壁和腐蚀;
缺点:氨有毒、易燃易爆,贮存安全防护要求高,大量贮存和使用需经有关消防安全部门批准;采用液氨的SNCR系统相对复杂,初投资成本高,运行维护成本高,管道损失高,液氨泄漏事故频发,从安全方面考虑,建议不要使用液氨作为还原剂;

2)氨:

优点:比氨喷射有更高的喷射刚度和穿透性;
缺点:氨有恶臭、易挥发、有腐蚀性,对操作安全有一定要求,且因含有大量稀释水,储运系统复杂;

3)尿素:
以一般工农业尿素为还原剂,其含氮量在46%以上,其运输、储存和运输不需要特殊的安全保护措施。
尿素作为主要工农业原料,其生产规模较大的厂家在福建省,有三明化工厂、福建富宝腾达化工有限公司等企业,可以保证还原剂——尿素的供应;它的价格:根据2012年11月市场预测,福建地区尿素市场价格稳定,当地尿素企业主流工厂报价在2020元/吨左右,近期尿素厂家生产基本正常,主要产品面向当地市场需求,当地农用肥料需求淡季,尿素厂家销售情况不理想,尿素厂报价稳步下降,目前当地尿素企业工厂报价在2000-2030元/吨左右;近期稳定有来自省外的尿素到货,当地经销商配合市场出货,目前当地市场批发报价2100元/吨左右。
综合考虑安全性、采购、投资、运行成本和系统复杂性等因素,选择尿素作为NOX还原剂。

3.还原剂注射点的选择

SNCR法脱除NOx的效率主要取决于反应温度、NH3与NOx的化学计量比、混合程度、反应时间等。循环流化床锅炉烟气温度一般在920℃以下,分离器区烟气温度在870 ~ 908℃之间,SNCR工艺的温度控制至关重要。温度过低,NH3反应不完全,容易造成NH3逸出;而温度过高时,NH3容易氧化为NO,抵消了NH3的脱硝作用。温度过高或过低都会导致还原剂的损失,降低NOx的去除率。
对于SNCR脱硝还原剂(尿素或液氨),循环流化床锅炉可以为还原剂与NOx反应提供合适的温度范围,达到脱除NOx的目的。
根据目前各研究机构对循环流化床锅炉的研究,SNCR的最佳还原剂注入点是旋风分离器入口。根据流场计算和实际测量,烟气在旋风分离器内的平均停留时间大致会大于1S,而旋风分离器内的温度基本不变,还原剂在适当温度区间内的停留时间会大于1S,大于最佳反应停留时间0.5秒,这足以让其充分反应。

在循环流化床锅炉旋风分离器中,气流流场复杂,存在分离器入口的旋转和加速,主气流沿分离器内壁的旋转和旋转。随着固相的分离,气体也逆壁旋转,在旋转过程中形成回流区,为气相的扩散和混合创造了很好的条件。
旋流器内气相的强烈混合有利于氨注脱硝反应的进行。在循环流化床锅炉旋流器中,还原剂与烟气混合良好,有利于提高脱硝效率。
根据SNCR法脱硝效率的影响因素,选择还原剂注入点作为旋风入口,以提高脱硝效率。
综上所述:SNCR脱硝技术对锅炉效率、排烟温度、锅炉受热面及锅炉下游设备影响较小,不影响机组运行安全,不需要有针对性的设备改造;SNCR脱硝技术比SCR脱硝技术更简单,更容易实施,投资和运行费用更低,占地面积更小,建设周期更短。SNCR脱硝效率可达60%,可将NOx排放浓度控制在100mg/Nm3以下,满足重点区域所有火电机组污染排放专项限值要求(即NOx排放均达到50mg/Nm3)。按满足安排要求,投资成本经济合理,脱硝效率符合国家和地方政府要求,工艺成熟、安全可靠。

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