SNCR脫硝-電站行業(yè)介紹 20131118

上海守望者噴霧智能系統(tǒng)有限公司

上海守望者環(huán)?？萍加邢薰局行″仩tSNCR脫硝產(chǎn)品介紹2013年11月脫硝簡述脫硝——脫除煙氣中的NOx。Nox是各種氧化氮的統(tǒng)稱，其中NO占95%，NO2占5%。脫硝工藝方法脫硝工藝主要分為：燃燒前脫硝電子束法低氮燃燒氧化吸收法還原法（SNCR，SCR，SNCR+SCR）關(guān)于脫硝效率SNCR效率：煤粉爐：如果是75t/h及以下的鍋爐，脫硝率基本上在70%以上，130t/h的鍋爐，脫硝率大約60%，180t/h的鍋爐，大約在50%左右，鍋爐噸位越大，效率越低。循環(huán)流化床鍋爐：70%以上，最高可以達(dá)到80%以上。鏈條爐和爐排爐：40%左右關(guān)于脫硝效率低氮燃燒效率：40%~50%，煤粉爐和循環(huán)流化床鍋爐均可以進(jìn)行低氮燃燒。SCR效率：70%~95%SNCR+SCR：70%~95%當(dāng)然脫硝效率還要視具體的鍋爐情況和溫度場而定。項(xiàng)目SCRSNCRSCR-SNCR還原劑NH3或尿素NH3或尿素NH3或尿素反應(yīng)溫度250~850~前段：250~，后段：850~催化劑TiO2，V2O5，WO3不使用催化劑后段加裝少量TiO2，V2O5，WO3脫硝效率70~90%大型機(jī)組為25~40%，小型機(jī)組配合LNB、OFA技術(shù)可達(dá)80%40~90%反應(yīng)劑噴射位置多選擇省煤器與SCR反應(yīng)器間的煙道內(nèi)通常在爐膛內(nèi)噴射綜合SNCR和SCRNH3逃逸小于3ppm5~10ppm小于5ppmSO2/SO3氧化會導(dǎo)致SO2/SO3氧化不導(dǎo)致SO2/SO3氧化SO2/SO3氧化較SCR低對空氣預(yù)熱器影響催化劑中的V、Mn、Fe等多種金屬會對SO2的氧化起催化作用，SO2/SO3氧化率較高，

NH3與SO3易形成NH4HSO4而造成堵塞或腐蝕不會因催化劑導(dǎo)致SO2/SO3的氧化，造成堵塞或腐蝕的概率低于SCR和混合SNCR-SCRSO2/SO3氧化率較SCR低，造成堵塞或腐蝕的概率較SCR低系統(tǒng)壓力損失催化劑會造成較大的壓力損失沒有壓力損失催化劑用量較SCR少，產(chǎn)生的壓力損失相對較小燃料的影響高灰分會磨耗催化劑，堿金屬氧化物會使催化劑鈍化無影響與SCR相同鍋爐的影響受省煤器出口煙氣溫度的影響受爐膛內(nèi)煙氣流速、溫度分布及NOx分布影響綜合SNCR和SCR占地空間大(需增加大型催化劑反應(yīng)器和供氨或尿素系統(tǒng))小(鍋爐無需增加催化劑反應(yīng)器)較小(需增加小型催化劑反應(yīng)器)SNCR工藝在歐洲以及日本已應(yīng)用20多年，屬于成熟的工藝，效果較好，其優(yōu)缺點(diǎn)如下：優(yōu)點(diǎn)：1、脫硝效率50-70%，基本滿足環(huán)保要求；2、設(shè)備簡單，建設(shè)成本低；3、無需催化劑，運(yùn)行成本低；4、易于實(shí)施。缺點(diǎn)：1、脫硝效率相對SCR低；2、對反應(yīng)溫度要求高，需要準(zhǔn)確控制反應(yīng)區(qū)內(nèi)的溫度；3、需要比較高的NH3／NOx值（一般大于1.3）。SNCR脫硝技術(shù)將氨水（質(zhì)量濃度20%～25%）或尿素溶液（質(zhì)量濃度30%~50%）經(jīng)過稀釋后通過霧化噴射系統(tǒng)直接噴入分解爐合適溫度區(qū)域（850~1050℃），霧化后的氨與NOx（NO、NO2

等混合物）進(jìn)行選擇性非催化還原反應(yīng)，將NOx轉(zhuǎn)化成無污染的N2。當(dāng)反應(yīng)區(qū)溫度過低時(shí)，反應(yīng)效率會降低；當(dāng)反應(yīng)區(qū)溫度過高時(shí)，氨會直接被氧化成N2和NO。噴氨后爐內(nèi)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)有：4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O6NO+4NH3→5N2+6H2O6NO2+8NH3→7N2+12H2O2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O為了提高脫NOx的效率并實(shí)現(xiàn)NH3的逃逸最小化，滿足以下條件：在氨水噴入的位置沒有火焰；在反應(yīng)區(qū)域維持合適的溫度范圍（850~1050℃）；在反應(yīng)區(qū)域有足夠的停留時(shí)間（至少0.5秒，900℃）。SNCR系統(tǒng)主要由卸氨系統(tǒng)、罐區(qū)、輸送及其控制系統(tǒng)、稀釋系統(tǒng)、計(jì)量及分配系統(tǒng)、噴霧系統(tǒng)等組成。其流程如下圖所示：SNCR一般流程圖（氨水）SNCR一般流程圖（尿素）停留時(shí)間對脫硝效率的影響在還原劑離開溫度窗口前SNCR的整個過程必須完成，這樣才能達(dá)到理想的脫硝效果。這些過程包括：（1）從噴槍中射出的溶液與煙氣的混合（2）尿素溶液中水的蒸發(fā)（3）尿素中分解出NH3（4）NH3再分解為NH2以及自由基（5）NOx與NH2的反應(yīng)所以說，延長還原劑在溫度窗口下的停留時(shí)間脫硝反應(yīng)就會更加充分。若想獲得理想的脫硝效率，還原劑的停留時(shí)間至少需要0.5秒。還原劑的確定脫硝還原劑主要集中在液氨、氨水和尿素三種材料，從場地情況來看，液氨和氨水系統(tǒng)的占地面積最大，尿素系統(tǒng)的用地面積最小；從固定投資投資（征地與系統(tǒng)投資）來看，氨水、熱解法尿素制氨與水解法尿素制氨的氨區(qū)建設(shè)投資最高，液氨最低。因此從經(jīng)濟(jì)性分析來看，液氨無疑是最好的，尿素次之，氨水最差。而從安全性來考慮，尿素最好，氨水次之，而液氨最差。還原劑的比較（尿素、氨水）氨水的反應(yīng)更直接，有著高效的去除率、較低的氨逃逸和較高的化學(xué)反應(yīng)效率；尿素反應(yīng)更復(fù)雜，會形成笑氣、較高的氨逃逸和較高的CO形成。氨水的最佳溫度窗口在900℃，尿素的最佳溫度窗口在950℃。使用尿素溶液能耗高，尿素顆粒溶解需要吸熱，所以溶解罐必須加裝蒸汽伴熱裝置或者電加熱裝置，在寒冷地區(qū)管道甚至需要加裝電伴熱。尿素溶解及稀釋必須使用去離子水。所以，燃煤鍋爐SNCR一般以氨水作為還原劑。氨水與尿素反應(yīng)溫度區(qū)間模塊化供貨是脫硝的方向脫硝雖然是一個比較復(fù)雜的工程，但是我們用模塊化分解的辦法，使之成為一個一個單獨(dú)的標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)備。通過標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、集約化的采購、模塊化組裝，場內(nèi)預(yù)調(diào)試，現(xiàn)場幾乎是“零”施工。這樣就可以最大化的減少場地、提高可靠性、縮短工期、降低成本。

模塊化供貨是脫硝的方向模塊化供貨上海守望者的SNCR系統(tǒng)是由標(biāo)準(zhǔn)的模塊組成，所使用的組件都來自著名的設(shè)備供應(yīng)商諸如科隆、西門子、E+H、fisher等。這些模塊在發(fā)貨之前都已經(jīng)完成了泄漏測試，并且與控制系統(tǒng)相連接，并進(jìn)行了出廠調(diào)試和基本自控功能的檢查。模塊化供貨是脫硝的方向1、脫硝工程價(jià)格越來越便宜，利潤空間越來越小，低價(jià)競爭將是主流。2、脫硝工程的現(xiàn)場工期越來越緊。雖然脫硝工程比較簡單，但也是涉及管道、水泵、儀表、閥門、土建、壓力容器、電氣自控、現(xiàn)場安裝等各個方面，部件瑣碎繁雜，現(xiàn)場安裝的工作量很大，現(xiàn)場安裝的時(shí)間也比較長，而且可靠性較差。為什么不采用模塊化的方式呢？我們的優(yōu)勢：標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)模塊化組裝現(xiàn)場施工極少售后及時(shí)周到廠內(nèi)預(yù)調(diào)試我們的優(yōu)勢

集約化采購模塊化設(shè)計(jì)與生產(chǎn)能夠給您帶來的好處

場地集約施工量少工期短可靠性高降低投資40%以上氨水法模塊組成缷氨模塊存儲模塊輸送模塊稀釋模塊計(jì)量模塊分配模塊噴射模塊自控及在線檢測模塊尿素法模塊組成尿素溶液稀釋存儲模塊輸送模塊稀釋模塊計(jì)量模塊分配模塊噴射模塊自控及在線檢測模塊卸氨系統(tǒng)外購氨水運(yùn)輸至廠區(qū)后，通過屏蔽泵將槽罐車內(nèi)的氨水輸送至氨水儲罐。由于氨水易揮發(fā)，氨水儲罐內(nèi)的氨蒸氣通過管道連接至稀釋水儲罐，氨蒸氣可被稀釋水吸收，從而達(dá)到了防止氨氣泄露的隱患。罐區(qū)氨水儲存系統(tǒng)的總儲存容量應(yīng)按照不小于煙氣脫硝裝置5天的總消耗量來設(shè)計(jì)。氨水卸料和存儲系統(tǒng)依據(jù)就近原則在附近空地布置。氨水儲罐為立式常壓容器，碳鋼制作，內(nèi)部涂刷環(huán)氧漆防腐,或采用玻璃鋼制做。氨水罐介質(zhì)入口為罐車卸載管線，出口為氨水泵的吸入管線。為了保證氨水罐內(nèi)有足量的氨水，并且壓力適當(dāng)，氨水罐需要配置液位計(jì)、真空閥、安全閥等附屬設(shè)施。為了便于維護(hù)、巡視和操作，氨水罐外需要配置檢修操作平臺，設(shè)置相應(yīng)的樓梯、爬梯走道等。罐區(qū)上方設(shè)有擋棚，四周敞開。罐區(qū)四周設(shè)有約30厘米高的混凝土圍堰及排水溝，以防止氨水泄漏時(shí)向罐區(qū)四周廠區(qū)溢流擴(kuò)散。氨水輸送及控制系統(tǒng)來自罐區(qū)的氨水和稀釋水分別通過加壓泵同時(shí)輸送至稀釋系統(tǒng)，從而最終被輸送至噴霧系統(tǒng)。氨水加壓泵及其控制系統(tǒng)主要由兩臺屏蔽泵（一用一備）、回流控制系統(tǒng)、流量及壓力檢測系統(tǒng)及相應(yīng)閥組組成。稀釋水加壓泵及其控制系統(tǒng)所含設(shè)備與氨水相同。整個系統(tǒng)布置在罐區(qū)附近，與罐區(qū)共用擋棚。SNCR流程圖----尿素（制備裝置）SNCR流程圖----尿素（制備裝置）氨水卸料與存儲系統(tǒng)稀釋系統(tǒng)由于外購氨水濃度相對較高，綜合考慮氨水噴射穿透力及覆蓋范圍以及熱耗的影響，需將還原劑稀釋，一般情況下尿素稀釋濃度為5%-10%,氨水稀釋到濃度5%-10%。氨水和稀釋水分別由兩個獨(dú)立管路進(jìn)入稀釋系統(tǒng)，且兩流體的流量可根據(jù)實(shí)際所需噴氨量進(jìn)行任意濃度的調(diào)配，最終被同時(shí)輸送至靜態(tài)混合器內(nèi)，利用靜態(tài)混合器的強(qiáng)湍流擾動特性，將氨水與稀釋水充分混合均勻。整個系統(tǒng)布置在罐區(qū)附近，與罐區(qū)共用擋棚。計(jì)量及分配系統(tǒng)計(jì)量及分配裝置用于控制每個噴射區(qū)的還原劑流量，每臺鍋爐配置1套計(jì)量分配系統(tǒng)，計(jì)量分配系統(tǒng)就近布置在噴射系統(tǒng)附近平臺上。每層噴槍采用獨(dú)立的流量和壓力控制系統(tǒng)，為復(fù)雜的應(yīng)用情況提供所需的高水平的控制。該裝置通過對鍋爐的實(shí)時(shí)工況(如煙氣量、NOx及O2濃度等)進(jìn)行分析，打開或關(guān)閉某層氨水噴槍，或調(diào)整某層噴槍氨水的流量。每層的計(jì)量及分配裝置采用分區(qū)獨(dú)立控制，確保每個子系統(tǒng)能獨(dú)立運(yùn)行或關(guān)閉。計(jì)量及分配裝置包括：帶有就地/遠(yuǎn)傳的就地控制盤、氨水和除鹽水的流量計(jì)、壓力傳感器、手動和自動隔絕閥、氨水和除鹽水的控制閥以及嵌入式靜態(tài)混合器等。噴霧系統(tǒng)噴槍是噴霧系統(tǒng)的核心也是整個SNCR（噴氨）系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。為提高脫硝反應(yīng)的效率，噴槍在合適的溫度窗口處分層多點(diǎn)布置，按照我們的經(jīng)驗(yàn)，一般布置在爐膛上部靠近出口處，或者爐膛與旋風(fēng)筒之間的水平煙道上，或者旋風(fēng)筒上部靠近進(jìn)口處。整個噴霧系統(tǒng)都有自反饋和自動調(diào)節(jié)功能，通過在線監(jiān)測旋風(fēng)筒出口（或煙囪出口）NOx排放值，利用反饋系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)和控制氨水噴射量，在保證脫硝效率前提下減少系統(tǒng)運(yùn)行成本。噴槍能適應(yīng)不同的稀氨水的流量，在流量變化幅度較大時(shí)也能保持優(yōu)良的霧化效果。水電氣供給廠區(qū)管架在SNCR（噴氨）系統(tǒng)的罐區(qū)附近，管架上的工業(yè)水管通過分水閥即可接入稀釋水罐。整個SNCR（噴氨）系統(tǒng)的電氣柜安裝于泵站底座上形成整體或者安放在電氣室內(nèi)?？刂葡到y(tǒng)控制系統(tǒng)包括了就地控制柜、PLC控制柜、接線箱。就地控制箱包括了水泵的啟停、切換；報(bào)警及報(bào)警接觸。PLC控制柜對整個系統(tǒng)的控制，包括了對遠(yuǎn)程信號的接收、計(jì)算和傳輸。所有信號都能就地顯示、PLC控制柜顯示和操作和遠(yuǎn)程DCS顯示和操作。根據(jù)出口處的NOX濃度在線檢測設(shè)備，當(dāng)系統(tǒng)檢測到出口濃度與設(shè)定值不符時(shí)，在自動模式時(shí)系統(tǒng)可以改變還原劑的噴射量使NOx濃度穩(wěn)定在設(shè)定值范圍內(nèi)，手動模式時(shí)，在現(xiàn)場可直接手動調(diào)節(jié)還原劑噴射量。SNCR系統(tǒng)采用獨(dú)立的PLC控制系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)噴氨量的自動控制，脫脫硝系統(tǒng)能跟隨運(yùn)行負(fù)荷變化而變化，使脫硝系統(tǒng)長期、可靠的安全運(yùn)行。為保證系統(tǒng)可靠性和提高性價(jià)比，SNCR噴射系統(tǒng)納入鍋爐的DCS控制系統(tǒng)中。SNCR噴射系統(tǒng)采用一個遠(yuǎn)程I/O站，DCS系統(tǒng)CPU仍采用原有DCS的CPU，工作站及系統(tǒng)軟件也采用原有設(shè)備。尿素溶解罐卸氨模塊氨水輸送模塊分配模塊稀釋計(jì)量模塊分配環(huán)管及噴槍SNCR關(guān)鍵技術(shù)問題SNCR技術(shù)的關(guān)鍵是：還原劑噴射在合適的溫度窗口，以及噴入的還原劑與煙氣中NOX的充分混合，從而實(shí)現(xiàn)較高的脫硝效率，降低還原劑的耗量和尾部氨的逃逸。1）噴槍位置的確定確定噴槍位置主要考慮鍋爐的氣體溫度,氨水還原NOx

反應(yīng)的適宜溫度為850℃～1050℃。噴槍的位置選擇是否合適，直接決定了SNCR的脫硝效率的高低。噴槍位置的選擇是整個SNCR系統(tǒng)最關(guān)鍵的地方。選擇合適的噴嘴位置，主要通過兩種途徑來實(shí)現(xiàn)：CFD流場模擬，來確定最佳噴射點(diǎn)；通過安裝溫度傳感器測試爐內(nèi)溫度分布，確定噴射位置。2）噴槍的噴射要求氨水噴入到爐內(nèi)后，要求氨水與

NOx必須在很短的時(shí)間內(nèi)完成反應(yīng)

,否則氨就會流動到較低的溫度區(qū)域

,明顯降低氨水還原

NOx的反應(yīng)程度。所以噴槍的霧化效果及噴霧的覆蓋面積就決定了NOx去除率。3）噴嘴的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)噴槍的性能是SNCR脫硝系統(tǒng)的技術(shù)關(guān)鍵,噴嘴的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)該首先保證使噴入爐內(nèi)的溶液呈現(xiàn)良好的霧化狀態(tài),其次應(yīng)考慮噴嘴具有耐高溫、耐磨損、防堵塞等性能。上海守望者生產(chǎn)的FMX系列在優(yōu)化流道設(shè)計(jì)提高霧化效果的同時(shí)也保證了噴嘴的防堵塞性能；噴嘴采用310S耐高溫材質(zhì)，同時(shí)噴嘴及槍桿采用先進(jìn)的熱噴涂技術(shù)，給噴槍加上一層耐磨損的碳化鎢保護(hù)層，從而大大提高了噴槍的壽命。SNCR溫度窗口的變化勢必要求選擇不同層的噴槍進(jìn)行工作，此時(shí)讓處于“待命”狀態(tài)的噴槍退出爐內(nèi)顯得十分必要，因此我公司給噴槍設(shè)計(jì)增加了氣動或者電動推進(jìn)退出執(zhí)行機(jī)構(gòu)，減少煙氣對噴槍的損壞。SNCR中噴槍的使用在SNCR中，噴槍分為兩種：1、墻式安裝噴槍。即固定安裝在爐墻壁上，不帶推進(jìn)裝置。2、氣動推進(jìn)式噴槍。以前我們用過電動推進(jìn)式的噴槍，由于外形體積龐大，安裝不方便，而且可靠性差，在現(xiàn)場使用不理想，現(xiàn)在已經(jīng)不推薦了，全部采用氣動式噴槍?？焖侔惭b墻式噴槍帶氣動伸縮裝置噴槍SNCR脫硝的關(guān)鍵點(diǎn)：1、噴槍位置選擇。由于SNCR脫硝對于溫度窗口的選擇要求特別高。因此根據(jù)溫度找位置是最好的辦法。使用尿素溶液的，盡量把位置定在950±50的溫度范圍內(nèi)，使用氨水溶液的，盡量定在900±50度的范圍。一般必須保證有0.5秒以上的反應(yīng)時(shí)間，混合度必須要好。2、SNCR中，噴槍的材質(zhì)要求由于噴槍的工作溫度比較高，而且煙氣流速也快，煙氣中夾帶大量的粉塵，對于噴槍的磨損也非常厲害。因此噴槍需要：耐高溫、耐磨損、耐腐蝕。通常，噴嘴部分采用310S，槍管采用310S，耐磨套管采用碳化硅材質(zhì)，耐磨套管絕對不能用金屬材質(zhì)，否則壽命不超過1個月。3、關(guān)于噴槍冷卻一般來說，我們的噴槍可以利用原有的霧化空氣管路，在不噴射的情況下，持續(xù)通空氣，以幫助噴槍冷卻，保護(hù)噴槍。這樣只需要一個進(jìn)氣口和一個進(jìn)液口。也可以利用噴槍安裝手孔，在上面開一個孔，裝一路氣路，以幫助空氣冷卻噴槍。這種冷卻，由于風(fēng)量比較大、風(fēng)壓要求低，不需要采用壓縮空氣，直接用鍋爐的一次風(fēng)或者二次風(fēng)進(jìn)行冷卻就可以了，或者外接鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行鼓氣冷卻。布置時(shí)還有幾點(diǎn)需要特別說明：1、霧化顆粒。噴槍的霧化顆粒不是像煙氣冷卻一樣，越細(xì)越好，而應(yīng)該是顆粒適中才行。顆粒太細(xì)，則穿透性太差，降低脫硝效率。顆粒太粗，則顆粒的總體表面積太小，也降低脫硝效率，而且太大的顆粒，由于煙氣流速較快，會導(dǎo)致噴霧顆粒不能在短時(shí)間內(nèi)氣化完全，有時(shí)會產(chǎn)生滴液，導(dǎo)致爐膛爆管。最佳顆粒應(yīng)該是在80~100微米。2、噴霧形狀。我們推薦兩種霧化形狀，一種是70°扇形，以提高覆蓋均勻性，一種是20度實(shí)心圓錐形，以提高穿透性。這兩種噴槍應(yīng)該搭配使用，具體使用選擇還要視工況決定。在CFB爐，一般采用扇形。3、出口速度。一般來說，出口速度與顆粒大小是一個互相匹配的值，最理想的情況是霧化顆粒既非常細(xì)小，出口速度又很快。這樣就可以既保證了穿透性，有保證了霧化均勻性。通常是40m/s~50m/s。4、布置時(shí)，不能完全垂直于煙氣方向布置，而是應(yīng)該向下傾斜5°，以防止滴液時(shí)液體沿噴槍滴落到爐膛壁上，導(dǎo)致爐膛積灰甚至爆管。5、布置時(shí)，絕對不能為了減少磨損，而只是將噴槍的噴頭部分緊貼爐膛壁布置，這樣會導(dǎo)致噴霧顆粒噴出時(shí)，易受到氣流擾動影響，或者噴頭杜塞、腐蝕、異物附著噴頭表面時(shí)，導(dǎo)致液滴飛濺到爐膛壁上，而造成爐膛壁結(jié)塊，更嚴(yán)重者會造成爆管。正確的方法是必須將噴槍伸出爐膛壁一個合理的距離才行。這個距離我們推薦100mm。我們噴槍的特點(diǎn)：1、噴槍現(xiàn)在主要是采用成熟產(chǎn)品設(shè)計(jì)，經(jīng)過多年的使用考驗(yàn)，霧化性能可靠，霧化性能比較理想。2、我們的槍桿比較細(xì)，基本上只有￠22mm的槍桿直徑，加上耐磨套管，直徑也只有￠36mm，便于安裝，便于鍋爐開孔3、我們噴槍的出口速度比較快，顆粒又比較細(xì)，這樣就可以既保證比