一、技术背景
lyws烟气脱硝添加剂是一种不用催化剂,在一定温度范围内将含氨基的还原剂喷入炉膛内,将烟气中的nox还原脱除,生成氮气和水的清洁脱硝技术。传统的sncr烟气脱硝技术普遍采用氨水或尿素溶液作为还原剂,nh3与nox的还原反应对于温度条件非常敏感,一般认为理想的温度范围为850-1100℃,其随反应器类型的变化而有所不同。sncr烟气技术具有简单经济、操作方便、价格低廉等优点,得到广泛应用。但是,当温度低于温度窗口时,由于停留时间的限制,往往使化学反应进行的程度较低,nh3和nox的直接反应受到限制甚至不能直接反应,造成nox还原率较低,同时未参加反应的nh3也会造成氨逃逸。因此,温度窗口较窄造成的问题使sncr烟气脱硝工艺的应用受到限制。考虑到sncr烟气脱硝反应完成后,未参与反应的nh3会继续随着烟气流动,如果在流动过程中能继续发生反应,则整体的脱硝效率必定得到较大提高。但是,烟气流出炉膛后,其温度也慢慢降低,从而使nh3和nox不能直接反应。为了解决这个问题,试验证明,在中温烟道以lyws烟气脱硝添加剂进行脱硝,在不需要任何催化剂的情况下,实现脱硝目的,脱硝效率均可达到50%~70%以上,是一种优于scr催化还原脱硝方法的技术,具有经济、高效、系统简单、效果与scr脱硝方法类似,并且在中温区脱硝,能耐受烟气中氧量变化,氨逃逸少,是一种经济实用的烟气脱硝方法,特别适用于大、中、小型燃煤锅炉(燃油、燃气锅炉)及电力、石油、化工、冶金、建材等行业的各种锅炉及工业窑炉的烟气脱硝。
二、技术优点
1、在中温区500-650℃加入lyws烟气脱硝添加剂使中温区实施有效烟气脱硝,反应的有效时段延长,使lyws烟气脱硝添加剂的喷入口位置的布置更具有弹性,可根据需要来灵活布置;
2、lyws烟气脱硝添加剂在中温下反应后剩下未反应的氨易被氧化为n2而不以氨的形式逸出;
3、由于少量具有强还原性的lyws烟气脱硝添加剂的加入,对氧量变化的适应性增强,使lyws烟气脱硝添加剂可以用于炉窑、工业锅炉、焚烧炉、燃气轮机、烧结炉等氧量偏高的场合;
4、在中温区,脱硝时采用lyws烟气脱硝添加剂,减少了lyws烟气脱硝添加剂的用量,使脱硝更为经济,同时在中温区脱硝时为lyws烟气脱硝添加剂提供了另一次机会;中温区一般烟气温度比高温区更加均匀,容易控制反应温度,使反应高效;
5、在中温区采用以lyws烟气脱硝添加剂,比现有的sncr脱硝方法能更好地与nox反应,所需要的(脱硝添加剂/no)摩尔比小,即使没有参与还原反应的残余lyws烟气脱硝添加剂,也不会直接或者以氨的形式从烟气中向环境泄露;
6、在中温区采用lyws烟气脱硝添加剂,能适应炉窑、工业锅炉、焚烧炉、燃气轮机、烧结炉等氧量偏高的场合;
7、由于没有氨的产生,所以不会在换热面的壁面结盐,避免了对换热面的腐蚀;
8、在中温区采用lyws烟气脱硝添加剂,完全可以到达现有scr脱硝的效果,而不受灰尘、sox的影响,不影响昂贵的脱硝催化剂;在使用传统sncr烟气脱硝方法和传统scr烟气脱硝方法不达标的场合,可以加入lyws烟气脱硝添加剂而使nox排放达标。
三、电站锅炉烟气脱硝
为了控制nox的排放总量,最新标准gb13223-2011规定燃煤发电锅炉除少数炉型外,nox排放需低于100mg/nm3( 以no2计),给nox的减排带来巨大的挑战。目前安装的以尿素溶液为脱硝剂的sncr系统脱硝效率平均只有30%左右,很少达到40%以上,即使采取低nox燃烧+sncr技术,nox的最终排放仍高达200 mg/nm3以上,现有的脱硝方法需要安装昂贵的scr脱硝装置才行。如某600mw机组的燃煤电站锅炉,采用低nox燃烧+sncr技术后,nox的排放浓度仍达200 mg/nm3;采用lyws烟气脱硝添加剂后,在500~650℃的中温段,排烟中nox的浓度降低到96 mg/nm3no2,达到排放要求。
四、燃气轮机烟气脱硝
目前以燃气轮机为基础的igcc循环的应用日益广泛,最新标准gb13223-2011规定以油为燃料的燃气轮机机组的nox排放需低于120 mg/nm3(以no2计);以气体为燃料的燃气轮机机组的nox排放需低于50 mg/nm3(以no2计);现实中以油为燃料的机组排气中nox可高于200 mg/nm3;而以气体为燃料的机组排气中nox可高于100 mg/nm3;如我国研发的110mw的r0110型燃气轮机采用了干式低污染燃烧室设计后,以天然气为燃料时nox的排放仍达到113 mg/nm3(15%o2条件下),其排烟温度为603℃左右;采用lyws烟气脱硝添加剂喷入燃气轮机排气到余热锅炉的接管中,与排烟中nox迅速反应,从余热锅炉出口的nox降低到48 mg/nm3no2,达到排放要求。
五、玻璃窑炉烟气脱硝
目前根据国标gb26453-2011的要求,对2014年起新建的平板玻璃工业炉窑nox的排放需要低于700 mg/nm3(以no2计)。某新建厂使用天然气为燃料,没有采用纯氧助燃时烟气中nox排放达2100 mg/nm3,采用了纯氧助燃,烟气中nox排放仍达到1500 mg/nm3;离700 mg/nm3(以no2计)的标准还很远。现有技术只能采用scr脱硝,但是不仅需要先除尘、脱氯、脱硫,而且脱硝催化剂价格昂贵。当未采用纯氧助燃时,以使用lyws烟气脱硝添加剂方式的方法进行烟气脱硝,分别在500~650℃中温段喷入。最后nox排放在590~650 mg/nm3(以no2计)之间;脱硝效率69%以上,实现了达标排放。lyws烟气脱硝添加剂的另一重要好处是不腐蚀余热锅炉受热面,基本不影响余热锅炉运行效率。
六、燃煤锅炉烟气脱硝
某燃煤工业锅炉炉膛出口处烟气温度为1060℃,过量空气系数在1.50~1.55之间,燃烧褐煤,并有废油喷嘴,烟气中nox的初始浓度在400~500 mg/nm3左右,以前没有采用有效的脱硝措施。现采用lyws烟气脱硝添加剂进行脱硝,同时在过热器前605℃左右的中温区,喷入lyws烟气脱硝添加剂后, nox脱除效率70%以上,nox排放达标,烟气中无nh3逃逸。
七、烧结炉烟气脱硝
某新建烧结炉排烟中nox常高于400 mg/nm3,不满足新标准氮氧化物的排放不高于300 mg/nm3的要求。传统的脱硝方法除向烧结料中加入尿素、石灰等添加剂外,目前没有经济有效的de-nox控制方法,而采用scr技术,投资与运行成本太高。采用lyws烟气脱硝添加剂进行脱硝,在现有烧结炉的基础上,向温度高于530℃以上的中温区风箱内喷入lyws烟气脱硝添加剂,使烟气中的nox在中温区被还原,不仅nox减排量达到50%以上,而且pcdd/fs也实现了减排量达30%以上的效果。采用lyws烟气脱硝添加剂方式的脱硝方法,还可以和现有脱硝技术相结合,如和废气循环脱硝相结合进一步提高nox和二噁英的减排效果。采用lyws烟气脱硝添加剂方式的脱硝技术的显著优点是减排效果不受sox和粉尘的影响。
八、焚烧炉烟气脱硝
某炉排式垃圾焚烧炉燃烧的垃圾中皮革废料、织物废料较多。在未采取任何措施时nox的排放浓度在350~450 mg/nm3之间;大多数情况下在400 mg/nm3左右;炉膛上部的温度在920~1090℃之间,蒸汽过热器前的烟温为580~602℃。炉膛出口处过量空气系数为1.6~1.7之间;该焚烧炉已经装有炉内sncr脱硝系统,传统的sncr脱硝方法使用尿素溶液为吸收剂,nox仍不达标。采用lyws烟气脱硝添加剂方式的方法进行脱硝,脱硝效率达60%以上。排放完全达标,而且烟气中无nh3泄漏。
九、工业锅炉烟气脱硝
某燃煤工业锅炉炉膛出口处烟气温度为980℃,过量空气系数在1.55~1.6之间,烟气中nox的浓度在500mg/nm3左右。采用传统的sncr脱硝、以尿素为脱硝剂很难布置脱硝剂喷口,布置在炉膛出口温度偏低;而炉内墙均为水冷壁覆盖无法开设喷口。采用lyws烟气脱硝添加剂在炉膛出口处位置布置喷口,在对流受热面后、省煤器前530~550℃左右的中温区喷入lyws烟气脱硝添加剂,脱硝效率66%以上,排放完全达标,而且烟气中无nh3逃逸。
十、垃圾焚烧炉烟气脱硝
某炉排式垃圾焚烧炉在未采取任何措施时,nox的排放浓度在230~420mg/nm3之间,大多数情况下在300mg/nm3以上,炉膛上部的温度在900~1100℃之间,蒸汽过热器前的烟温为550℃。炉膛出口处过量空气系数为1.6~1.7之间;采用传统sncr脱硝方法以尿素溶液为脱硝剂的方法脱硝,在尿素溶液/nox的化学当量比=1.5时,排烟中nox的浓度仍在210~280mg/nm3之间,大多数情况下不能满足最新标准nox排放低于200mg/nm3的要求;采用lyws烟气脱硝添加剂的方法进行脱硝,仅在过热器前烟道500~650℃喷入lyws烟气脱硝添加剂,脱硝效率70%以上,不仅排放完全达标,而且烟气中无nh3逃逸。
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