这是SNCR技术的最核心部分,直接决定了脱硝效率和氨逃逸水平。
计量与分配???/strong>:
核心控制单元,通常集成在一個撬裝設備上。
计量泵:根据锅炉负荷和NOx浓度,精确控制还原剂的喷射量。
调节阀与控制仪表:包括流量计、压力表、温度计等,用于精确调节到每个喷射点的流量和压力。
稀释水系统:用水(通常是除盐水)稀释还原剂至合适的浓度,以保证雾化效果并防止结晶。
喷射器:
关键设备,负责将还原剂溶液雾化并喷入锅炉炉膛。
类型:包括枪式喷射器、墙式喷射器等。
特点:必须能承受锅炉内的高温(约850-1100°C)和恶劣环境,通常采用耐高温、耐腐蚀的材料(如310S不锈钢)并带有冷却风套(冷却风来自锅炉鼓风机)保护,防止喷枪烧毁和堵塞。
雾化介质系统:
压缩空气或蒸汽:用于帮助还原剂在喷射器出口实现良好雾化,形成细小液滴,增大与烟气的接触面积,提高反应效率。
这是系统的“大脑”,确保整个工艺在最佳状态下运行。
分散控制系统或可编程逻辑控制器:
核心:接收来自锅炉系统的信号(如负荷、烟气温度、NOx初始浓度等)。
功能:通过预设的数学模型,自动计算并控制还原剂的喷射量、喷射位置,实现优化运行,在保证脱硝效率的同时最小化氨逃逸。
检测仪表:
烟气在线监测系统:实时监测锅炉出口的NOx浓度和氨逃逸浓度,为控制系统提供反馈信号。
炉膛温度监测系统:通过多个热电偶实时监测炉膛不同高度的温度,确保还原剂喷射在最佳的“温度窗口”(850-1100°C)内。
SNCR脱硝技术虽然原理简单,但其高效稳定运行严重依赖于上述设备的精密配合。其中,计量分配模块的精确性和喷射器的雾化效果与耐用性是技术成败的关键。控制系统则通过智能化的算法,将这些硬件设备整合成一个高效、自动化的脱硝整体。
]]>一个典型的SCR脱硝系统主要由以下几个部分组成:
还原剂储存与供应系统:
通常使用液氨、氨水或尿素作为还原剂来源。尿素需要在系统中经过热解或水解后生成NH?。
包括储罐、蒸发器、稀释风机、喷射泵等设备。
还原剂喷射系统:
位于SCR反应器上游的烟道上。
通过精心设计的喷枪格栅,将还原剂均匀地喷射并混合到烟气中。
SCR反应器:
是系统的核心,内部装填有催化剂。
烟气与还原剂在反应器中充分混合后,在催化剂表面发生还原反应。
催化剂:
通常是以二氧化钛为载体,五氧化二钒和三氧化钨或三氧化钼为活性成分的蜂窝式、板式或波纹式催化剂。
催化剂的设计和选择直接影响脱硝效率、系统阻力和运行成本。
吹灰系统:
由于烟气中含有粉尘,会堵塞催化剂孔道,因此需要定期使用声波吹灰器或蒸汽/压缩空气吹扫器清除催化剂表面的积灰,保持其活性。
还原剂(如液氨)经蒸发后与稀释空气混合,形成安全的氨气混合气。
该混合气通过喷射系统被均匀地注入到SCR反应器前的烟道中,与烟气充分混合。
混合后的烟气进入SCR反应器,穿过催化剂层。
在催化剂的最佳工作温度窗口(通常为?300-420℃)下,NH?与NOx发生还原反应,生成N?和H?O。
净化后的烟气经过空气预热器、除尘器和脱硫装置后,经烟囱达标排放。
优点:
脱硝效率高:通常可达80%-90%,甚至更高。
技术成熟,运行可靠,应用广泛。
副产物为无害的N?和H?O,无二次污染。
对锅炉等主体设备运行影响较小。
挑战与缺点:
初始投资高,催化剂价格昂贵。
运行成本较高,涉及催化剂的更换和还原剂的消耗。
氨逃逸:未反应的微量氨气会随烟气排出,可能造成下游设备腐蚀和环境污染。
烟气温度需满足催化剂活性要求,对低负荷运行的锅炉可能需要进行烟气再加热。
催化剂失效后属于危险废物,需要妥善处理。
SO?氧化:催化剂可能将部分SO?氧化成SO?,与逃逸的氨生成硫酸氢铵,易堵塞和腐蚀下游的空预器等设备。
SCR脱硝技术以其极高的脱硝效率和可靠性,成为全球范围内电站和工业锅炉满足严格环保排放标准的首选技术。尽管存在投资运行成本高、氨逃逸等问题,但通过不断优化催化剂性能、改进喷射和控制系统,它仍然是当前控制氮氧化物最有效的技术手段之一,为减少酸雨、光化学烟雾和雾霾等环境问题做出了重要贡献。
]]>SCR反应器是选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction, SCR)?脱硝技术的核心设备。它是一个大型的、内部装有催化剂的容器或空间,工业烟气(如燃煤电厂、燃气轮机、垃圾焚烧厂、船舶发动机、工业锅炉等排放的烟气)在通过它时,其中的氮氧化物(NOx)会在催化剂的作用下,与注入的还原剂(通常是氨气或尿素)发生化学反应,生成无害的氮气(N?)和水(H?O),从而大幅降低NOx的排放。
一个完整的SCR系统不仅包括反应器本体,还包括其上下游的关键设备。
上游系统:
还原剂制备与喷射系统:
尿素溶液储罐 & 水解/热解炉:如果将尿素溶液作为还原剂,需要将其加热分解为NH?和CO?。
液氨/氨水储罐 & 蒸发器:如果将液氨或氨水作为还原剂,需要将其汽化为气态氨。
喷氨格栅(AIG):位于反应器入口前的烟道内,由一系列喷嘴组成,确保气态氨与烟气均匀混合。
反应器本体:
反应器壳体和烟道:通常由碳钢制成,内部有防腐和保温衬里,能承受高温和腐蚀。
催化剂层:反应器的“心脏”。通常设计为2-4层,像书架一样布置在反应器内。
类型:常见的有蜂窝式、板式和波纹板式。
成分:活性成分主要是V?O?(五氧化二钒)-WO?(三氧化钨)-TiO?(二氧化钛)体系。
吹灰器:由于烟气中含有粉尘,会堵塞催化剂孔道。吹灰器(通常是蒸汽吹灰器或声波吹灰器)定期工作,清除催化剂表面的积灰,保持其活性。
催化剂吊装与更换系统:设计有专门的检修门和吊装机构,便于催化剂的安装、测试和更换。
下游系统:
烟气分析仪(CEMS):在反应器出口连续监测NOx、NH?(氨逃逸)、O?等浓度,并将信号反馈给喷氨系统,实现闭环控制。
3.优势:
脱硝效率极高:可达90%以上,是目前最成熟、应用最广、效率最高的烟气脱硝技术。
技术成熟可靠:运行稳定,有丰富的运行经验。
副产物无害:主要生成氮气和水,无二次污染。
SNCR(选择性非催化还原):反应温度窗口为?850~1100℃,需精确控制炉内温度,避免温度过低导致还原剂(尿素或氨水)反应不完全,或温度过高导致还原剂分解。
SCR(选择性催化还原):催化剂最佳工作温度通常为?300~400℃(依催化剂类型而定),需确保烟气温度在催化剂活性范围内,防止烧结或中毒。
还原剂类型:氨水(NH?)、尿素溶液或液氨。需根据工艺要求选择,注意尿素的分解效率及氨逃逸风险。
喷射系统:
确保喷嘴分布均匀,覆盖烟气流动截面,避免局部过量或不足。
防止喷嘴堵塞(定期清洗)和腐蚀(选用耐腐蚀材料)。
氨逃逸控制:过量氨会导致下游设备腐蚀(如空预器)或二次污染,需通过在线监测调整喷氨量。
烟气成分:
避免高浓度SO?(硫酸铵盐堵塞催化剂)、粉尘(磨损或覆盖活性位)。
控制氧含量(通常3%~6%),影响还原反应效率。
催化剂维护:
定期吹灰防止积灰,监测活性衰减(如砷、碱金属中毒)。
停炉时保护催化剂免受潮气或腐蚀性气体损害。
氨区安全:
液氨储存需符合危化品规范(防火、防爆、泄漏监测)。
尿素溶液储存防结晶(保温或伴热)。
个人防护:接触还原剂时佩戴防毒面具、护目镜等。
流场模拟:通过CFD优化喷氨格栅或喷射点位置,确保与烟气充分混合。
自动控制:联锁NOx在线监测仪与喷氨系统,动态调节还原剂流量。
关键参数监测:NOx排放浓度、氨逃逸率、压差(催化剂堵塞指示)。
定期检查:喷射系统、催化剂???、管道阀门等,预防泄漏或堵塞。
确保排放符合当地标准(如中国超低排放要求NOx<50mg/m3)。
记录运行数据,配合环保部门核查。
NOx波动大:检查温度、喷氨均匀性或催化剂状态。
氨逃逸高:优化喷氨策略或校准分析仪。
通过精细化管理与预防性维护,可显著提升脱硝效率并延长设备寿命,同时降低运行成本与环保风险。
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