氨水脫硝基礎(chǔ)

    王曉波等制備了一系列Fe-Mn/Al2O3低溫SCR脫硝催化劑，考察了不同F(xiàn)e、Mn負載量制備的催化劑的脫硝性能。實驗結(jié)果表明，當(dāng)Fe、Mn負載量均為質(zhì)量分數(shù)8%時的Fe-Mn/Al2O3催化劑在150℃時脫硝效率達99%。炭基低溫SCR脫硝催化劑活性炭和活性炭纖維具有發(fā)達的孔結(jié)構(gòu)、高比表面積，因而具有良好的吸附性能，常作為低溫SCR反應(yīng)的催化劑載體。甘玲等采用浸漬法制備了一系列以活性炭為載體、Fe摻雜的Mn-Ce/AC低溫SCR脫硝催化劑，研究了Fe的摻雜量、焙燒溫度對催化劑低溫脫硝活性的影響。實驗結(jié)果表明，F(xiàn)e、Mn的摩爾比為∶1、400℃焙燒時，催化劑比表面積大，活性組分的分散程度較高，催化劑的低溫脫硝性能比較好。陳九玉等以活性炭(AC)為載體，鐵、鈷為活性組分，采用等體積浸漬法制備Fe2O3/AC催化劑和Co-Fe2O3/AC催化劑。實驗結(jié)果表明，鐵的負載量為質(zhì)量分數(shù)10%時，催化劑對NO的轉(zhuǎn)化效率較高;由于鐵的存在，鈷添加后能夠均勻分散在催化劑表面，提供了更多的催化活性位點。Co、Fe的質(zhì)量比為，催化劑表現(xiàn)出比較好的脫硝效果。分子篩低溫SCR脫硝催化劑分子篩是具有可以被很多大的離子和水分占據(jù)孔道骨架結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽，結(jié)構(gòu)統(tǒng)一，能將不同大小分子分離或選擇性反應(yīng)的固體吸附劑或催化劑。SNCR的噴槍一般采用雙流體噴槍，耐溫高、耐腐蝕、防堵；氨水脫硝基礎(chǔ)

    不影響機組運行的安全，不需要進行針對性設(shè)備改造。SNCR脫硝技術(shù)與SCR脫硝技術(shù)相比，具有工程實施較為簡單易行，投資及運行成本低，占地面積少，建設(shè)工期短，氮氧化物排放可達到環(huán)保要求。根據(jù)滿足布置要求，投資成本經(jīng)濟合理，本工程推薦采用SNCR工藝。2、SNCR脫硝系統(tǒng)還原劑的選擇：SNCR脫硝系統(tǒng)還原劑有液氨、氨水、尿素三種。1）液氨：優(yōu)點：噴入爐膛后會迅速揮發(fā)成氣體，不會造成爐內(nèi)受熱面濕壁、腐蝕；缺點：氨氣有毒、可燃、可爆，儲存的安全防護要求高，需相關(guān)消防安全部門審批才能大量儲存、使用；采用液氨的SNCR相對而言系統(tǒng)比較復(fù)雜，初期投資費用高，運行維護費用高，管道損失大，液氨泄漏事故頻繁發(fā)生，從安全方面考慮，建議不采用液氨作為還原劑；2）氨水：優(yōu)點：噴射剛性、穿透力比氨氣噴射高；缺點：氨水惡臭、揮發(fā)性和腐蝕性強，有一定的操作安全要求，由于含大量的稀釋水，儲存、輸送系統(tǒng)復(fù)雜；3）尿素：采取一般的工業(yè)、農(nóng)業(yè)用尿素作為還原劑，其含氮量在46%以上，其運輸、儲存、輸送都無需特殊的安全防護措施。尿素作為主要的工業(yè)、農(nóng)用物資，其較大生產(chǎn)規(guī)模的廠家在福建省就有三明化工廠、福建富寶騰達化工有限公司等企業(yè)。福建脫硝設(shè)計SCR系統(tǒng)的處理風(fēng)量可以從幾千到幾十萬不等；

    選擇性非催化還原法SNCR脫硝系統(tǒng)是目前主要的脫硝技術(shù)之一，在爐膛850~1050℃狹窄的溫度范圍內(nèi)，在爐膛內(nèi)煙氣適宜處均勻噴入氨或尿素等氨基還原劑，還原劑在爐中迅速分解，與煙氣中的NOX反應(yīng)生產(chǎn)N2和H2O，而基本不與煙氣中的氧氣發(fā)生作用的技術(shù)。SNCR脫硝方法主要是將還原劑在850～1150℃溫度區(qū)域噴入含NOx的燃燒產(chǎn)物中，發(fā)生還原反應(yīng)脫除NOx，生成氮氣和水。SNCR脫硝在實驗室試驗中可達到90%以上的NOx脫除率。在大型鍋爐應(yīng)用上，短期示范期間能達到75%的脫硝效率。SNCR的典型工藝流程為：還原劑—>鍋爐/窯爐（反應(yīng)器）—>除塵脫硫裝置—>引風(fēng)機—>煙囪。還原劑以氨水（尿素溶液）為主，20%氨水溶液（或尿素需增加制備模塊制成尿素溶液）經(jīng)輸送化工泵送至靜態(tài)混合器，與稀釋水模塊送過來的軟化水進行定量的混合配比，通過計量分配裝置精確分配到每個噴槍，然后經(jīng)過噴槍噴入爐膛，實現(xiàn)脫硝反應(yīng)。SNCR脫硝系統(tǒng)投資成本低，建設(shè)周期短，脫硝效率中等，比較適用于缺少資金的發(fā)展中國家和適用于對現(xiàn)有中小型鍋爐的改造。脫硝廠家認為這種技術(shù)的不足之處就是NOx的脫除效率不高，氨逃逸比較高。所以單獨使用SNCR技術(shù)受到了一些限制。但對于中小型機組或老機組改造。

    SNCR脫硝技術(shù)SNCR脫硝技術(shù)即選擇性非催化還原（SelectiveNon-CatalyticReduction，以下簡寫為SNCR）技術(shù)，是一種不用催化劑，在850～1100℃的溫度范圍內(nèi)，將含氨基的還原劑（如氨水，尿素溶液等）噴入爐內(nèi)，將煙氣中的NOx還原脫除，生成氮氣和水的清潔脫硝技術(shù)。在合適的溫度區(qū)域，且氨水作為還原劑時，其反應(yīng)方程式為：4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O（1）然而，當(dāng)溫度過高時，也會發(fā)生如下副反應(yīng)：4NH3+5O2→4NO+6H2O（2）SNCR煙氣脫硝技術(shù)的脫硝效率一般為30%～80%，受鍋爐結(jié)構(gòu)尺寸影響很大。采用SNCR技術(shù)，目前的趨勢是用尿素代替氨作為還原劑。SNCR脫硝原理SNCR技術(shù)脫硝原理為：在850～1100℃范圍內(nèi)，NH3或尿素還原NOx的主要反應(yīng)為：NH3為還原劑:4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O尿素為還原劑:NO+CO(NH2)2+1/2O2→2N2+CO2+H2OSNCR脫硝系統(tǒng)組成：SNCR（噴氨）系統(tǒng)主要由卸氨系統(tǒng)、罐區(qū)、加壓泵及其控制系統(tǒng)、混合系統(tǒng)、分配與調(diào)節(jié)系統(tǒng)、噴霧系統(tǒng)等組成。SNCR系統(tǒng)煙氣脫硝過程是由下面四個基本過程完成：接收和儲存還原劑；在鍋爐合適位置注入稀釋后的還原劑；還原劑的計量輸出、與水混合稀釋；還原劑與煙氣混合進行脫硝反應(yīng)。SNCR脫硝工藝流程如圖（二）所示。SNCR脫硝系統(tǒng)裝置簡單方便、維護量低，是脫硝系統(tǒng)的首要選擇；

    反映了煙氣在SCR反應(yīng)塔內(nèi)停留時間的長短，即煙氣流量與催化劑體積之比。通常SCR的脫硝效率將隨煙氣空塔速度的增大而降低。空塔速度通常是根據(jù)SCR反應(yīng)塔的布置、脫硝效率、煙氣溫度、允許的氨逃逸量以及粉塵濃度來確定的。一般SCR脫硝系統(tǒng)的空塔速度在標態(tài)5500m3/()左右。空間速度大，煙氣在反應(yīng)器內(nèi)的停留時間短，將導(dǎo)致N0,與NH3的反應(yīng)不充分，N0,的轉(zhuǎn)化率低，氨的逃逸量大，同時煙氣對催化劑骨架的沖刷也大。但若煙氣流速過小，所需的SCR反應(yīng)器的空間增大，催化劑和設(shè)備不能得到充分利用，不經(jīng)濟。空間速度在某種程度上決定反應(yīng)是否完全，同時也決定著反應(yīng)器的沿程阻力。四、催化劑運行壽命SCR系統(tǒng)催化劑的運行壽命是指催化劑的活性自系統(tǒng)投運開始能夠滿足脫硝設(shè)計性能的時間，簡單地說，就是從開始使用到需要更換的累計運行時間。催化劑運行一段時間后，由于催化劑的中毒及燒結(jié)，其活性會逐漸下降，當(dāng)不能滿足設(shè)計效率時，氨的逃逸會增加，此時必須進行清洗或更換。通常催化劑的運行壽命在24000h左右。五、SO2/SO3轉(zhuǎn)化率在SCR反應(yīng)過程中，由于催化劑的存在，促使煙氣中部分SO2被氧化成SO3，在氣體混合物中轉(zhuǎn)變成SO3的SO2的物質(zhì)的量與起始狀態(tài)的物質(zhì)的量之比，稱為轉(zhuǎn)化率。氨水儲罐可以使用不銹鋼罐、玻璃鋼罐、PP塑料罐、碳鋼襯塑罐等多種型式；江西脫硝供應(yīng)商

整個脫硝改造過程可以分為低氮燃燒改造、SNCR或SCR工程、煙氣實時檢測等內(nèi)容；氨水脫硝基礎(chǔ)

    使液滴更容易穿透爐膛進入煙氣流。(NSR)氨氮摩爾比NSR即反應(yīng)中氨與NO的摩爾比值，按照SNCR反應(yīng)式，還原1molNO需要1mol氨或。但實際運行中噴入還原劑的量要比此值高，根據(jù)脫硝實驗表明，當(dāng)NSR小于，NOx的脫除效率會隨著NSR值的增加而***增加，同時有效溫度區(qū)域范圍會擴大。但是當(dāng)NSR大于，隨著NSR值的逐漸提升，NOx的脫除效率增加并不明顯，NSR過大則會引起氨逃逸量增大，氨耗量升高。為提高脫硝效率、減少氨耗量和降低氨逃逸，SNCR的NSR值一般控制在。4、工程應(yīng)用實例以某熱電廠490t/h循環(huán)流化床鍋爐實際運用情況為例，該發(fā)電機組采用氨水SNCR脫硝裝置，在左右旋風(fēng)分離器位置各設(shè)置從上到下4層噴射裝置，每層內(nèi)外側(cè)各1套噴射裝置，共16套噴射裝置。經(jīng)過一段時間運行后，業(yè)主反饋脫硝效率降低、氨耗量增加和氨逃逸提高等一系列問題。通過現(xiàn)場分析，對SNCR脫硝進行如下性能優(yōu)化調(diào)試：1)控制燃燒溫度，調(diào)節(jié)旋風(fēng)分離器入口煙溫為920-950℃；2)檢查噴槍的霧化效果（適當(dāng)提升霧化氣體壓力）、清理噴嘴的堵塞、更換磨損噴嘴以及調(diào)整噴槍的插入深度（噴槍噴嘴與外管向爐外微縮數(shù)毫米）。3)檢查氨水濃度和配比溶度，控制氨氮摩爾比在；4)通過現(xiàn)場試驗比較。氨水脫硝基礎(chǔ)

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