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生物质锅炉SNCR脱硝技术

来源:      发布时间:2022-01-05 13:39:24

一、生物质锅炉脱硝整体工艺流程如下

1、 SNCR脱硝工艺简述

      本脱硝系统可用液氨、氨水和尿素做还原剂,考虑到客户对还原剂原材料的供应、运输、储存、安全性以及脱硝效率等因素,本项目设计采用脱硝剂作为还原剂。系统配置一套脱硝剂溶解系统及脱硝剂溶液储存系统。

      双流体喷嘴将脱硝剂溶液雾化后喷入锅炉。脱硝剂溶液在锅炉内热分解出氨,与锅炉内的NOx在适温下发生还原反应,还原成氮气和水,从而脱除烟气中氮氧化物。

2、SNCR脱硝工艺框架流程图

      在选择性非催化还原(SNCR)的氮氧化物去除的过程中,还原剂是以液态(氨水、尿素、脱硝剂溶液)或气态的形式(氨气)喷射到800℃~1050℃的高温烟气窗口中,通过还原反应后最终形成氮气、水和二氧化碳,从而降低烟气中氮氧化物。

3、脱硝剂的SNCR脱硝化学反应式如下:

CO(NH2)2+H2O NH2COONH4 2NH3+CO2

4NO + 4NH3 + O2 4N2 + 6H2O

2NO2 + 4NH3 + O2 3N2 + 6H2O

      本项目的SNCR系统采用模块化设计的理念,几乎全部的设备都安装在预先在工厂经过测试的模块上,减少了现场的安装和调试工作。SNCR系统主要有还原剂制备系统,还原剂加压系统,还原剂计量分配系统,控制系统、还原剂喷射系统,下面将对主要设备分别进行说明。

二、SNCR脱硝系统配置

      本项目采用以脱硝剂为还原剂的SNCR脱硝系统,系统主要包括:还原剂制备系统、还原剂加压系统、还原剂计量分配控制系统、PLC控制系统、还原剂喷射系统。

1、还原剂制备系统

还原剂制备系统主要包括脱硝剂开料罐、脱硝剂溶液输送泵、脱硝剂溶液储罐等。

脱硝剂开料罐

开料罐罐体材料采用SUS304不锈钢制造,设计容量1.6m ,配置溶剂搅拌电机(无50℃以上热水的锅炉房需加装蒸汽加热装置),罐体配置液位显示装置、温度显示装置。

输送泵

输送泵选用南方泵业卧式离心泵,输送量12m /h。将溶解好的脱硝剂液输送至储罐之中备用。

脱硝剂溶液储罐

储罐罐体材料采用SUS304不锈钢制造,设计容量8m ,罐体配置液位显示装置、液位传感器、蒸汽加热盘管、检修入口等。

2、还原剂加压系统

      还原剂加压系统采用自主专利技术对整套加压系统进行封装优化,做成了还原剂恒压加压模块,模块包含两组独立的泵组(一备一用),主要设备包括:卧式多级离心泵、背压阀、逆止阀、过滤器、压力表等,外形简洁美观,管路联接口分布合理,安装快捷方便。

3、还原剂计量分配系统

      还原剂计量分配系统采用自主专利技术对整套计量分配进行封装优化,并可与PID控制系统对接,模块的计量分配包括独立的液路和气路,实现了还原剂用量的总量把控,及每支喷枪的还原剂用量可计量可控制,压缩空气也在该设备内被平均分配到每支喷枪中,集成化控制。主要设备包括:电动执行球阀、流量传感器、还原剂精密过滤器、压缩空气过滤器、还原剂分配器、压缩空气分配器、压力表、不锈钢转子流量计、PID控制器等。设备集成度高,整体结构简洁紧凑,安装简便操作方便,液、气管路联接分布整齐合理。

4、控制系统

      控制系统主要设备包括PID(或PLC)控制器、触控屏、液位传感器、压力传感器、流量传感器、温度传感器、接触器、电磁阀等,拥有给定流量控制和全自动化控制两种控制模式,在直接引入用户的在线监测模拟量信号后,做到根据烟气中NOx浓度自动控制还原剂喷射用量,并且能够记录整理系统运行数据,帮助用户不断优化控制属性,达到脱硝设备与锅炉的最佳配合。该控制系统自动化程度高、人机界面友好。

5、还原剂喷射系统

      还原剂喷射系统主要设备为雾化介质喷枪,采用国外先进技术生产的双流体喷嘴,在SNCR脱硝上有大量成功使用业绩。喷枪采用压缩空气来雾化脱硝剂溶液,采用耐热不锈钢制造。喷枪包括喷嘴头、加长杆、混合器、连接枪座等主要部件组成,喷枪通过软管与脱硝剂溶液管、压缩空气管连接。只要锅炉运行这些喷枪全部投运,在日常的使用当中,即使不喷射脱硝剂溶液,只需维持压缩空气的不间断供应,就能维持喷管的基本散热要求,不易损坏。

      喷枪选用耐高温的310S不锈钢材质,适应流量为10~80L/h,采用0.3~0.6 MPa压缩空气雾化介质,雾化形状为扇形。

三、设备性能指标

本项目的SNCR脱硝装置保证满足以下性能指标:

1、烟气处理能力105000Nm /h;

2、处理前烟气中NOx含量按300mg/Nm (含氧量6%,干基)计算,处理后烟气中NOx含量低于100 mg/Nm ,到达低排放标准,或脱硝效率不低于50%;

3、设计NH3/NOx摩尔比为1~1.8;

4、设计氨逃逸率小于8ppm;

5、采用脱硝剂作为还原剂,消耗量为3.63 kg/h(锅炉100%负荷的情况);

6、设备总体平均耗电量低于2kW;

7、安全、消防、环保、劳动卫生等按照中国国家相关规定执行。

四、成本分析

1、 SNCR脱硝系统投资成本

SNCR脱硝系统固定资产投资成本详见报价单。

2、 SNCR脱硝设备运行成本(理论计算值)

(1)还原剂消耗量

脱硝剂消耗量:

NOx减排总量MNOx = Vo × NOx

=105000Nm3/h ×200mg/Nm3

=21.00kg/h

取NH3/NOx摩尔比为1,NOx相对分子质量为30.8(NO2含量为5%,NO含量为95%),NH3相对分子质量为17,则NH3消耗量为:

脱硝剂热解制氨系数为0.57,则所需脱硝剂用量为11.59÷0.57=20.33kg/h。按脱硝剂与软化水的配比1:4,每小时需要的脱硝剂溶液为101.65kg。

(2)电耗量

加压泵组电功率1.1kW/h,搅拌电机电功率1.5kW/h使用率16%(4/24),输送泵电功率0.55kW/h使用率16%(4/24),控制系统及传感元器件用电0.3kW/h。

总耗电量为:

1.1+1.5×16%+0.55×16%+0.3=1.8kW/h

(3)软水消耗量

软水用于配置20%脱硝剂溶液,消耗量为

20.33kg/h÷20%×80%=81.32kg/h