选择性非催化还原烟气脱硝技术的研究现状与发展

选择性非催化还原(selective non-catalytic reduction,SNCR)脱硝技术广泛应用于燃烧后烟气NOx排放控制,尤其适用于循环流化床(circulation fluidized bed,CFB)锅炉烟气脱硝。SNCR技术工程应用的NOx脱除效率受到诸多因素的影响,现阶段CFB机组调峰运行期间烟温过低易导致SNCR脱除性能不佳。本文系统阐述了SNCR技术的研究现状与发展,分析了影响脱硝性能的主要工艺参数,对比了各新型还原剂与活性添加剂对脱硝效率的增效特性,总结了不同SNCR反应动力学模型的特点及模拟计算关键反应机理。CFB锅炉二次风口布置SNCR脱硝喷枪、喷枪错位布置及非定速雾化喷射等优化方式可一定程度提高脱硝效率;负载氨基还原剂、活性添加剂、助燃剂等的高分子固体脱硝剂具有显著的低温增效性能;亲水性添加剂(乙醇、乙酸、过氧化氢)与碱金属化合物(碳酸钠、氢氧化钠、乙酸钠)用于SNCR低温增效脱硝的工程应用前景良好;结合机理实验与反应动力学模拟计算可进一步探明SNCR微观反应机理,为该工艺的增效优化提供理论参考。

SNCR选择性非催化还原法脱硝技术在重油催化裂化装置的运用

中国石油广西石化分公司采用美国GE公司的选择性非催化还原(SNCR)法脱硝技术,对3.5 Mt/a催化裂化装置的CO焚烧炉进行改造。结果表明:使用SNCR工艺后,催化裂化装置出口烟气中NO_x的质量浓度由改造前的200~400mg/m^3(标准状态),降低至70~130 mg/m^3(标准状态),排放值满足《石油炼制工业污染物排放标准》中大气污染物NO_x排放值不大于200mg/m^3(标准状态)的要求,实现了达标排放,并对催化裂化装置CO焚烧炉炉膛温度影响很小,对炉膛压力及对烟气脱硫装置外排污水的pH和氨氮含量无影响。SNCR工艺操作简单,改造量小,物耗、能耗低,在氨逃逸量小于设计值8mg/m^3(标准状态)的情况下脱硝效率高达72%。

采用选择性非催化还原脱硝技术的600MW超超临界锅炉炉内过程的数值模拟

借助Fluent软件平台,对1台600 MW煤粉炉建立了数学模型,模拟了炉内流动、传热及燃烧过程.计算获得的炉膛出口平均烟温和烟气组分浓度与设计值符合良好,表明计算是合理的.采用三菱现代燃烧技术(MACT)燃烧技术和PM燃烧器使得NOx生成量较少,且一部分生成的NOx被还原,炉膛出口NOx浓度较低,为216 mg/kg,但可满足选择性非催化还原技术对初始NOx浓度的要求.根据选择性非催化还原反应的"温度窗"条件,适合进行选择性非催化还原脱硝反应的炉膛空间在标高为67m附近的区域,该区域内NOx总的分布规律是炉膛中心浓度低,壁面附近高,有利于采用还原剂从壁面喷射的方案.

循环流化床锅炉选择性非催化还原技术及其脱硝系统的研究

大型循环流化床(CFB)锅炉分离器区域采用选择性非催化还原(SNCR)脱硝技术可以实现燃煤锅炉的超低NOx排放.对分别选用氨水、纯氨及尿素作反应剂的SNCR脱硝系统的优缺点进行了比较.结合工程实践,给出了大型CFB锅炉上SNCR脱硝系统的选取原则.并指出:大型CFB锅炉SNCR脱硝系统一般采用氨作为反应剂.

选择性非催化还原法SNCR脱硝技术在火力发电厂的应用

介绍选择性非催化还原法SNCR脱硝技术的原理及系统的组成,探讨选择性非催化还原法SNCR脱硝技术在火力发电厂的应用。

选择性非催化还原法(SNCR)脱硝技术在玻璃工业中的应用探讨

介绍了选择性非催化还原法(SNCR)脱硝技术的原理,针对玻璃行业脱硝难的原因,从玻璃工艺和熔窑使用寿命角度分析了SNCR脱销技术的优势与局限性,提出了SNCR脱硝技术在玻璃工业中应用的可行性。

选择性非催化还原脱硝氨逃逸及二次污染物排放

选择性非催化还原(SNCR)脱硝是利用还原剂NH_(3)将烟气中NO还原为N_(2)的NO_(x)净化技术,本文通过实验研究了温度对SNCR脱硝效率的影响,SNCR的反应温度窗口为950~1100℃,在温度为1050℃、NSR为1.5时达到最佳脱硝效率97%。模拟SNCR反应过程中氨逃逸及二次污染物排放情况,NO_(2)排放浓度随着NSR增加而降低,N_(2)O排放浓度和NH_(3)逃逸量随着NSR增加而增加。综合考虑经济、环保及脱硝效率等因素,选取NSR为1.5为宜。

煤粉工业锅炉的选择性非催化还原脱硝性能试验改进

采用选择性非催化还原(SNCR)脱硝须克服脱硝效率偏低和氨逃逸严重等现象,对其进行试验改进可提升多种类型锅炉的脱硝性能。基于煤粉工业锅炉SNCR试验系统,通过试验测量2种炉膛结构、不同容量的煤粉工业锅炉炉膛温度分布,从喷枪支数、温度和SNCR等方面阐述对脱硝性能的影响,对4个供热站的15台锅炉进行SNCR优化改造,增加喷枪开孔和电磁流量计并改造SNCR系统管路,进而对SNCR优化改造效果进行评估,从而研究单喷枪和多喷枪组合对选择性非催化还原(SNCR)脱硝性能的影响。结果发现:喷枪组合的脱硝效率一般优于单喷枪,主要取决于炉膛内温度分布,即需获得最佳脱硝反应温度和氨氮物质的量比及找到锅炉SNCR的最佳喷枪位置;当炉膛截面平均温度为800~900℃、氨氮比为1.5~2.0时,SNCR可达到较好的脱硝效率且氨逃逸较低;对供热站改造前后的脱硝反应剂用量进行分析,发现改造后的尿素用量比未改造前总体降低23.2%,液氧用量总体降低75.3%,即改造后的尿素用量和液氧用量均显著降低,说明供热站SNCR改造能够大幅降低煤粉锅炉的运行成本。

选择性非催化还原脱硝性能的实验模拟分析

选择性非催化还原(SNCR)脱硝是利用还原剂NH_(3)将烟气中NO还原为N2的NOx净化技术,对SNCR脱硝性能进行实验模拟研究。考察温度、初始NH_(3)和NO摩尔浓度比值(NSR)和O_(2)含量等影响因素对脱硝效率的影响。结果表明:在950~1100℃的温度范围内,SNCR可以取得50%以上的脱硝效率;脱硝效率随氧含量增加逐渐下降;随着初始NH_(3)和NO摩尔浓度比值(NSR)增加,脱硝效率先增加后趋于平缓,最佳NSR为1.5。综合考虑经济、环保及脱硝效率等因素,选取温度为950~1100℃、NSR为1.5、O_(2)含量为4.4%的条件时,能取得满意的脱硝效果。

低NO_x燃烧与选择性非催化还原联合深度脱硝技术的应用

氮氧化物是大气的主要污染物,随着世界各地环保标准的不断提高,采用低NOx燃烧与其他脱硝技术结合的联合深度脱硝技术是既经济又环保的选择。首先介绍了低NOx燃烧器、再燃技术和与SNCR技术结合的联合深度脱硝技术的研究发展。然后介绍了浙江大学自主研发的低NOx燃烧与SNCR联合深度脱硝技术在410 t/h锅炉上的改造应用,实施改造后,锅炉运行正常,对主要运行参数影响小,达到了预期脱硝要求。锅炉飞灰含碳量大多情况在3%以下,NOx从原来的550 mg/m3左右降到了150~200 mg/m3,联合脱硝率在70%左右。

基于选择性催化还原法的火电厂烟气脱硝技术

为了降低火电厂烟气中的氮氧化物含量,减少环境污染,提出基于选择性催化还原法的火电厂烟气脱硝技术。首先,以TiO_(2)为催化剂,以氨水作为还原剂,设计选择性催化还原反应器。然后,在设计反应器时,为提高脱硝效率,提高烟气与还原剂的接触面积和混合均匀性,设置喷射混合器、气流控制装置。最后,启动脱硝过程,将还原剂喷射到烟气中,在催化剂的作用下将烟气中的NO_(x)转化为氮气和水蒸气,达到火电厂烟气脱硝目的。实验结果表明,在火电厂烟气脱硝中,选择性催化还原法的脱硝率更高,说明该方法具有可行性。

选择性非催化还原烟气脱硝技术在垃圾焚烧发电厂的应用

介绍了国内某垃圾焚烧发电厂选择性非催化还原烟气脱硝系统的建设和运行情况,采用该技术后,其氮氧化物排放值可长期稳定在150 mg/m3以下,适应我国垃圾发电厂焚烧的特性,满足环保要求,可进行推广应用。

选择性非催化还原脱硝技术的应用

对现役国产300MW燃煤机组SG-1025/16.7-M313UP型锅炉进行选择性非催化还原(selective noncatalytic reduction,SNCR)脱硝系统改造:通过计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)数值模拟及现场锅炉温度场测试,确定喷枪布置位置和数量;采用全伸缩式长喷枪布置,提高尿素溶液覆盖面积,从而提高脱硝率;利用喷枪的不同组合,适应锅炉负荷的变化,保证还原剂的最佳反应温度窗口。改造后NOx的排放质量浓度由360mg/m3降至为210mg/m3,脱硝效率达到41.6%,锅炉运行正常。

选择性非催化还原法在电站锅炉上的应用

对一台HG-410／9．8-YW15型煤粉锅炉，在已进行常规煤粉再燃改造基础上进一步结合了选择性非催化还原（selective non—catalytic reduction，SNCR）的改造，即对该锅炉采用了联合Reburning／SNCR技术。通过实验运行表明：当仅有再燃投入运行时，NOx可以低于350mg／m^3（标准状态，6％O2，干烟气）；而当结合了SNCR运行时，NOx则达到了200mg／m^3以下，同时尾部氨泄漏小于7．6mg／m^2。低负荷情况下脱硝率较高，对于51％负荷（φNH3）／φNO）等于1．0），NOx降至160mg/m^3，而此时的尾部氨泄漏只有1．14mg/m^3。此外，根据负荷及φ（NH3）／φ（NO）的不同，单独SNCR技术在再燃的基础上也实现了38．2％-73．9％的脱硝率。尾部烟道中的氨分布呈现出前墙高于后墙的现象。SNCR的投运对飞灰含碳量、排烟温度及CO排放等几乎没有影响，但会造成尾部排烟量的增加，即对锅炉效率造成了约0．5％的损失。

选择性非催化还原脱硝特性试验研究

采用锅炉燃烧模拟装置研究了氨水和尿素的选择性非催化还原（selectivenon—catalytic reduction，SNCR）脱硝性能，考察了工况参数对脱硝效率的影响，并研究了添加剂碳酸钠、乙醇、甘油和乙酸甲酯对SNCR脱硝特性的影响。试验结果表明氨水和尿素脱硝适宜工况参数：温度窗口927-1110℃，最佳反应温度约1000℃，停留时间约为1．2S，氨氮比为1．5。氨氮比为1．5的典型试验条件下时，氨水和尿素的最大脱硝效率为90％左右。一定参数范围内，增加氨氮比、增加停留时间、较高的初始NO浓度都会提高SNCR脱硝效率。烟气中氧浓度增大尿素的脱硝效率明显降低，氨水的还原能力降低不明显。碳酸钠可以拓宽SNCR温度窗口，并使其向低温方相移动。有机添加剂在较低温度下激发还原反应，提高低温下氨剂还原效率，降低了最大脱硝效率。碳酸钠可以减少喷入氨剂引起的CO排放，在较低温度下有机添加剂可不同程度地增加CO排放。

干法高效选择性非催化还原脱硝技术在铝用炭素煅烧炉烟气脱硝的应用

以某研究院开发生产的有机炷类复合材料为脱硝剂,采用干法高效选择性非催化还原脱硝(DSNCR)技术处理铝用炭素熾烧炉烟气中NOx。在3 x28罐罐式熾烧炉进行工业试验,重点研究了脱硝剂用量对熾烧炉烟气NOx、烟尘排放浓度和烟气阻力损失的形响。结果表明:DSNCR技术脱硝效率达到89. 4%,实现铝用炭素锻烧炉烟气NOx达到超低排放,同时不增加烟气烟尘和烟气系统阻力,适用于铝用炭素熾烧炉烟气NOx处理。

CO含量对烟气选择性非催化还原反应的影响

分别以氨水和尿素溶液作为还原剂,在管式反应器上详细研究了CO含量对烟气SNCR(选择性非催化还原)脱硝性能的影响。结果表明,CO含量增加导致:(1)SNCR脱硝温度窗口和最佳脱硝温度向低温方向移动,同时脱硝温度窗口宽度变窄、最大脱硝效率降低,尤其是以氨水作为还原剂时更为突出;(2)N2O排放的峰值升高;当以尿素溶液作还原剂时,N2O排放温度窗口主要向低温方向扩展;当以氨水作还原剂时,N2O排放温度窗口向低温和高温两个方向扩展;(3)NH3及HNCO残留量曲线向低温方向移动。维持相同的(CO)/(urea),氨氮比增加将导致最佳脱硝温度略微降低。氨氮比或氧含量的变化对NOx、N2O、NH3及HNCO的排放趋势没有影响。

410t/h燃煤锅炉选择性非催化还原气液混合特性的数值研究

基于Fluent平台,对410t/h燃煤锅炉选择性非催化还原(selective non-catalytic reduction,SNCR)系统喷射的尿素溶液液滴与烟气的混合过程进行数值模拟研究,同时探讨这一混合特性对脱硝率的影响。研究发现液滴穿透距离对于大空间的气液混合和烟气脱硝有重要影响,而对于给定的喷嘴它由溶液流量和液滴粒径确定;但是由于沿喷射方向存在较大的温度梯度,所以脱硝率还决定于液滴分布的当地温度。模拟结果表明在固定氨氮摩尔比下,喷射流量增大82%,脱硝率可提高8.8%,而随液滴粒径增大则先提高后降低;漏氨量随二者的增大均呈现降低趋势。另外,还将计算结果与实验测量数据进行了对比,以保证数值研究结论的可靠性。

碳酸氢铵选择性非催化还原烟气中的氮氧化物

总结了国外选择性非催化还原技术的应用情况,在一台小型沉降炉上进行碳酸氢铵溶液喷射、还原模拟烟气中氮氧化物的实验研究．研究表明:碳酸氢铵溶液在合适的反应温度(750-950℃)下,氨氮比为1-2,即可取得50％-80％的NOx还原;氨氮比为2．3时,NOx还原率高达87％．使用碳酸氢铵烟气脱硝技术,效果较好,二次污染物N2O的生成少,且经济安全．

烟气组分和添加剂对选择性非催化还原脱硝特性的影响

利用携带流脱硝试验装置，研究了反应温度（Tr）、烟气组分（O2、CO、水蒸气）、飞灰以及碱金属添加剂等对选择性非催化还原（selective non-catalytic reduction，SNCR）脱硝效果的影响，探讨了NO还原机理。结果表明：随着反应温度的升高，SNCR脱硝效率呈现先增加后降低的趋势。随着烟气中氧含量的增加，SNCR脱硝效率呈现先快速增加后逐渐降低的趋势，当氧含量为2%时，脱硝效率取得最大值84.6%。烟气中CO存在对SNCR脱硝具有一定的抑制作用。随着烟气中水蒸气含量（0～15%）的增加，脱硝效率呈现先增加后减少并逐渐趋于稳定的趋势，4%水蒸气条件下 SNCR脱硝效率达到最大值，约为73.5%。碱金属（钠、钾）添加剂对SNCR脱硝具有显著的促进作用，燃煤飞灰对SNCR脱硝效率则具有一定的抑制作用，添加125μmol/mol Na2CO3的SNCR脱硝效率可达84.9%，在水蒸气、CO、Na2CO3和飞灰的耦合作用下，仍可获得72.1%的脱硝效率。