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一种SCR脱硝新控制工艺分析

时间:2022-11-29 15:35 作者:JG105 阅读:361

一种SCR脱硝新控制工艺分析

李荣铎,张跃斌

河南双诚环境科技有限公司  河南新乡  453000

摘要:随着国家对大气污染物排放要求越来越严格,工厂各种锅炉尾气达标排放形势越来越严峻。目前,SCRSelective Catalytic Reduction)即为选择性催化还原技术是一种处理锅炉尾气中NOx的最佳选择,而且氨催化还原法是应用得最多的技术。这种工艺设备装置结构简单,运行稳定可靠,维护方便,化学反应没有副产物,不形成二次污染,并且脱除NOx效率可达90%以上。本文围绕解决当前锅炉尾气达标排放的SCR脱硝工艺详细分析了SCR脱硝技术的化学反应原理、详细阐述了设备工艺流程、介绍了设备控制方式、叙述了设备采取的安全措施、展示了设备实际案例、解说了设备工艺特点,希望对相关人员在使用此项工艺时有所帮助。

关键词:SCR脱硝;锅炉尾气;废气处理;安全;节能

     0引言

近年来,我国空气污染形式日益严峻,氮氧化物成为大气污染的主要污染源之一。锅炉使用的燃烧机排放的烟气需要处理后才能达到排放标准。大气氮氧化物排放会造成多种环境影响,由于环境保护越来越受到政府和人民大众的重视,工厂有为了生产而建的蒸汽锅炉、有为了环保而建的废物燃烧锅炉,这些锅炉除了要求使用低氮燃烧器外,还需安装烟气脱硝装置。必须采用烟气脱硝技术锅炉尾气才能达到排放标准,我国目前NOx(氮氧化物)排放地方标准如北京2015年发布的《锅炉大气污染物排放标准》(DB11-139-2015)规定NOx指标新建为30mg/m³、在用为80mg/m³;福建发布的《生活垃圾焚烧氮氧化物排放标准》(DB35/1976-2021)规定NOx指标新建24H均值为120mg/m³、在用24H均值150mg/m³。目前在众多的锅炉烟气脱硝技术中,选择性催化还原法(SCR)脱硝效率高,技术成熟,应用最多

 

1、SCR脱硝系统选择性催化还原原理

SCR脱硝的选择性催化还原指的是在催化剂的参与和氧气存在条件下,NH3优先和NOx发生还原化学反应,生成氮气和水。

其主要化学反应式为:

4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O

2NO2+4NH3+O2→ 3N2+6H2O

在没有催化剂参与的情况下,上述化学反应只能在980℃左右的很窄的温度范围内进行,采用催化剂时其反应温度能降低到大约300-400℃之间进行,上述反应虽为放热反应,但是NOx在烟气中的浓度较低, 故反应引起催化剂的温度升高可以忽略不计。

2SCR脱硝系统工艺简介

SCR脱硝系统主要由氨水的储存系统、清水的存储系统、烟气管路系统、氨气注入系统、SCR催化反应器等组成。

1  SCR脱硝流程简图

  SCR催化反应器布置在锅炉烟气出口烟气管道和烟囱之间。在该位置,烟气温度能够达到理想的反应温度。在催化剂的参与下,雾化后的氨水能够在大约315℃~400℃之间与锅炉排放出的烟气中的NOx反应生成N2和水。

SCR催化反应器的尺寸根据锅炉的吨位定制,本台脱硝反应器设计成3层催化剂布置方式。烟气在锅炉烟道出口管道内经过与氨气均匀混合后从上方进入SCR反应器,气流垂直向下流经反应器,反应器内部上方入口设置气流导流装置,使气流能够均匀流经反应器。本反应器主要由催化剂、催化剂支撑、反应器壳体、密封板、吹扫装置等组成。在反应器内,雾化后的液氨在催化剂的参与下与烟气中的NOx反应生成无害的氮和水,从而去除烟气中的NOx。吹扫装置定时吹扫去除催化剂上污物,使其反应时接触面积最佳,时刻保持反应效果最佳状态。

3SCR脱硝工艺控制方式

氨水储存系统主要由2台卸料泵(1用1备)、氨水储罐组成。氨水用罐装卡车运输,2选1使用卸料泵将氨水从罐装卡车罐内氨水抽到存储罐内。以液体形态储存于氨水储罐中。

     清水罐用浮球开关自动加水。

氨水注入系统主要有2台变频柱塞氨水泵(11备)、2台变频柱塞稀释泵(11备)、喷枪、雾化压缩气供气管道等组成。当NO浓度高于“喷枪启动设定值”(下图2的“喷枪启动NO差值”)时根据氨水泵设定的频率启动氨水泵,可调节氨水泵对应的变频器频率改变供给氨水的多少;此时可选择是否使用稀释泵,并可根据设定的频率同步启停稀释泵,并可调节稀释泵对应的变频器频率改变供给清水的多少。当NO浓度低于“喷枪停止设定值”(下图2的“喷枪停止NO限值”)时停止氨水泵和稀释泵。压缩气调节阀可调节开度控制雾化效果。调整供给氨水频率、稀释泵频率、压缩气调节阀开度适当才能达到最佳雾化效果。

SCR催化反应器内吹扫由专用定时控制器控制,可调整吹扫时间和吹扫间隔。

我负责过的远东科技锅炉尾气SCR脱硝项目中电控系统采用了知名品牌西门子SMART 200PLC、昆仑通态触摸屏、ABB变频器,控制系统性能稳定。


2  SCR脱硝设备主要控制参数

4SCR脱硝工艺设备采取的安全措施

已建成使用的SCR脱硝设备系统外观照片如图3,为确保系统的安全稳定运行,本净化系统在设备结构设计上进行优化,安全上有如下措施:氨水供给系统管路设计有调压系统和超压回流系统;清水供给系统管路也设计有调压系统和超压回流系统;氨水储罐设计有液位计,并可从触摸屏直观观察液位,液位过低过高报警提醒;各管道做有保温措施,防止冬天水路冻坏;2台卸料泵、2台氨水泵、2台稀释泵的21均有互锁,即启动1号泵是无法打开对应2号泵的,必须将1号泵关闭才能启动对应2号泵;同样启动2号泵是无法打开对应1号泵的,必须将2号泵关闭才能启动对应1号泵;现场安装2台气体泄漏报警器,检测氨水是否泄露;针对电机不运转(故障)、电动阀门执行器不动作、阀门开关位超时、压缩气压力不足、变频器故障等设置了故障报警系统以及相关连锁动作。


图3  SCR脱硝设备图

5、SCR脱硝工艺设备工艺特点

工艺特点.采用SCR脱硝工艺净化锅炉烟道尾气,具有工艺简单、设备紧凑、运行可靠;采用变频器驱动氨水泵和稀释泵,节能的;采取了多种安全保护措施,确保设备安全运行;净化锅炉尾气不产生二次污染;对锅炉尾气NOx净化效率可达97%以上;可广泛用于石油、化工、橡胶、油漆、涂装、家俱、家电、印刷等行业中蒸汽锅炉、固废燃烧锅炉、废液燃烧炉等产生的尾气的净化处理。

     6 结束语

上所述,作为SCR工艺的核心,脱硝催化剂的选择很重要,要选用质量和性能好的催化剂,这样能提升整体化学反应效率。因此,设计脱硝设备时除了设计合理的反应器及烟道外,催化剂的选择同样至关重要。一般来说, 依据项目烟气成分、特性、效率以及客户要求来量身定制脱硝催化剂。催化剂的形式有:波纹板式,蜂窝式,板式。近些年来SCR脱硝技术发展较快,在西欧和日本得到了广泛的应用,目前在我国也越来越得到广泛应用。

 

参考文献:

[1]远东科技的锅炉尾气SCR脱硝项目[Z]。

[2]SIEMENS S7 S7200-SMART系统手册[Z].2016版。

[3]MCGS TPC7062TD/TX/Ti TPC1061TD/Ti用户手册[Z]。

 [4]沈滨.SCR脱硝技术[C]. PEP2007年全国电力行业脱硫脱硝技术协作网年会暨技术研讨会论文集,2007:46-52.

[5]陈彬,姚丽萍.SNCR技术在循环硫化床烟气脱销中的应用.电力科技与环保,2012,28(5):25-27.

 

以上经整理后发表于《设备管理与维修》杂志2022年11期下

 

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