工藝匹配性
SCR(選擇性催化還原):適合高NO?濃度(300mg/Nm3以上),需嚴格控制氨逃逸(≤3ppm)。
SNCR(非選擇性催化還原):適用于中低濃度(200-800mg/Nm3),但脫硝效率較低(30%-70%)。
混合技術(SCR+SNCR):適用于嚴苛排放標準(如超低排放)。
催化劑選型
成分:釩鎢鈦(V?O?-WO?/TiO?)催化劑為主,需根據煙氣成分(如SO?、粉塵)選擇抗中毒型號。
壽命:通常2-3年,高溫(>400℃)下易燒結,需定期檢測活性。
還原劑選擇
液氨:脫硝效率高,但儲存安全風險大(需符合《危險化學品管理條例》)。
尿素:安全性好,但需水解制氨,能耗較高。
氨水:介于兩者之間,需防腐設計。
溫度窗口控制
SCR最佳溫度:300-400℃(低溫催化劑可拓展至200℃)。
SNCR最佳溫度:850-1100℃,需避免溫度波動導致氨逃逸增加。
氨氮比(NSR)優化
理論NSR=1,實際控制在1.0-1.2,過高會導致氨逃逸,過低則脫硝不足。
氨泄漏防控
儲氨區設置氣體檢測儀、噴淋系統,符合《GB 18218-2018》重大危險源標準。
使用尿素替代液氨可降低風險。
二次污染控制
氨逃逸:導致空預器堵塞(硫酸氫銨生成),需在線監測并調整噴氨量。
廢棄催化劑:屬危險廢物(HW49),需合規處置或再生。
腐蝕防護
SO?與NH?反應生成硫酸鹽,需對下游設備(空預器、煙囪)進行防腐處理。
催化劑管理
定期清灰(聲波/蒸汽吹灰),每6個月檢測活性下降率。
失效催化劑再生時,需清洗重金屬(V、As)并恢復孔隙率。
關鍵設備巡檢
噴氨系統:檢查噴嘴堵塞、管道泄漏。
稀釋風機:確保風量穩定,防止氨氣混合不均。
數據監控
在線監測NO?、O?、氨逃逸濃度,聯動DCS系統自動調節噴氨量。
問題 | 原因 | 解決方案 |
---|---|---|
脫硝效率下降 | 催化劑失活/堵塞 | 清灰或更換催化劑 |
氨逃逸超標 | 噴氨過量或混合不均 | 優化AIG設計,校準流量計 |
SO?升高 | 催化劑釩含量過高 | 更換低釩催化劑或添加WO?抑制劑 |
空預器堵塞 | 硫酸氫銨(ABS)沉積 | 控制氨逃逸<3ppm,提高排煙溫度 |
煙氣脫硝需從技術選型、運行參數、安全環保、維護管理四方面綜合優化,結合行業特點(如燃煤與鋼鐵煙氣差異)制定方案。
]]>脫硫部分(以濕法石灰石-石膏法為例)
煙氣監測單元:實時監測入口/出口SO?、O?濃度、煙氣流量等參數。
吸收塔控制:自動調節石灰石漿液噴淋量、pH值(通常控制在5.0-5.5)、液位高度。
氧化風機控制:根據漿液中亞硫酸鹽濃度調節風量,確保充分氧化為石膏。
石膏脫水系統:自動控制真空皮帶機轉速、濾餅厚度等。
脫硝部分(以SCR選擇性催化還原法為例)
噴氨控制系統:根據NO?濃度和煙氣量動態調節氨氣/尿素噴射量(NH?/NO?摩爾比通常1.0-1.2)。
催化劑溫度監控:維持反應溫度在300-400℃(避免催化劑中毒或堵塞)。
稀釋風機控制:確保氨氣與煙氣均勻混合。
公用自動化模塊
PLC/DCS系統:集成控制邏輯(如PID調節)、數據采集(SCADA)、報警聯鎖。
CEMS系統:連續排放監測,數據上傳至環保部門。
前饋-反饋復合控制
前饋:根據鍋爐負荷、燃煤硫分預測SO?生成量,提前調整漿液量。
反饋:根據出口SO?實測值微調(如PID算法)。
噴氨優化控制
采用模型預測控制(MPC)或神經網絡算法,解決NO?分布不均導致的噴氨過量/不足問題。
節能優化
在低負荷時段降低循環泵頻率或停用部分噴淋層。
參數 | 脫硫系統 | 脫硝系統 |
---|---|---|
去除效率 | >95% SO? | >85% NO? |
能耗占比 | 約1.5%廠用電 | 約0.8%廠用電 |
自動化投運率 | ≥98% | ≥95% |
SCR(選擇性催化還原)和SNCR(選擇性非催化還原)是兩種常用的煙氣脫硝技術,主要用于降低燃煤電廠、工業鍋爐等排放的氮氧化物(NO?)。它們的異同點如下:
還原劑相同:
均使用氨(NH?)或尿素(CO(NH?)?)作為還原劑,將NO?還原為氮氣(N?)和水(H?O)。
目標一致:
均用于減少煙氣中的NO?排放,滿足環保要求。
反應原理相似:
核心反應均為NO?與還原劑發生氧化還原反應,生成無害的N?和H?O。
對比項 | SCR | SNCR |
---|---|---|
催化作用 | 需要催化劑(如V?O?-WO?/TiO?) | 無需催化劑,依賴高溫下的自由基反應。 |
反應溫度 | 中低溫(300–400℃) | 高溫(850–1100℃) |
脫硝效率 | 高(80–90%以上) | 較低(30–70%) |
設備復雜性 | 復雜(需催化反應器、吹灰系統等) | 簡單(僅需噴射系統) |
投資與運行成本 | 高(催化劑成本高,需定期更換) | 低(無催化劑,但還原劑用量大) |
適用場景 | 大型電廠、高排放標準項目 | 中小型鍋爐、改造項目或低排放要求場景 |
氨逃逸風險 | 較低(催化劑促進充分反應) | 較高(高溫區停留時間短,易未反應完全) |
空間要求 | 需預留催化反應器空間 | 僅需噴射裝置,空間需求小 |
SCR:適合排放標準嚴格、長期運行的大型設施,盡管投資高,但效率穩定。
SNCR:適合空間受限、預算有限的中小型項目,但對溫度窗口敏感,效率波動較大。
兩種技術也可結合使用(如SNCR+SCR混合工藝),以平衡成本與效率。
來源:鍋爐燃燒過程中,燃料中的氮元素與空氣中的氧在高溫下反應生成NO?(包括NO、NO?等),尤其是高溫燃燒時熱力型NO?顯著增加。
危害:NO?是大氣污染的主要成分之一,會導致酸雨、光化學煙霧,危害人體健康和生態環境。
原理:在催化劑(如V?O?-WO?/TiO?)作用下,向煙氣中噴入還原劑(氨水或尿素),將NO?還原為N?和H?O。
反應溫度:通常為300-400℃(中高溫SCR)。
脫硝效率:可達80%-95%。
關鍵設備:
噴氨系統(AIG)
催化反應器
催化劑層
優點:效率高,技術成熟。
缺點:催化劑易中毒(如砷、堿金屬),需定期更換。
原理:在高溫區(900-1100℃)直接噴入還原劑(尿素或氨水),無催化劑參與反應。
脫硝效率:約30%-70%。
優點:設備簡單,投資低。
缺點:效率較低,對溫度敏感,氨逃逸風險高。
原理:通過改進燃燒方式(如分級燃燒、煙氣再循環)減少NO?生成。
優點:無需額外化學藥劑,運行成本低。
缺點:脫硝效率有限(通常30%-50%),需與其他技術配合使用。
排放要求:根據當地環保標準選擇(如中國超低排放要求NO?<50mg/m3)。
鍋爐類型:煤粉爐、循環流化床(CFB)、燃氣鍋爐等適用技術不同。
經濟性:SCR投資高但效率高,SNCR適合中小鍋爐改造。
空間限制:SCR需預留反應器安裝空間。
催化劑管理:定期清灰、檢測活性,防止堵塞或失效。
氨逃逸控制:避免過量噴氨造成二次污染。
系統協同:與除塵(如電除塵)、脫硫(如濕法脫硫)設備配合運行。
目前,市場上較為主流的煙氣脫硝技術如下:
選擇性催化還原(SCR):是目前市場上技術成熟、應用廣泛用的脫硝技術,通過在催化劑的作用下,使用氨或尿素作為還原劑將NOx還原為對大氣無害的氮氣和水。SCR技術脫硝效率較高,但投資和運行成本也相對較高。
選擇性非催化還原(SNCR):與SCR相比,SNCR技術不需要催化劑,而是將還原劑(如氨水或尿素溶液)直接噴入爐膛內,利用高溫將NOx還原為氮氣和水。SNCR技術投資和運行成本較低,但脫硝效率也相對較低,適合小容量鍋爐使用。
SNCR+SCR混合技術:結合了SNCR和SCR技術的優點,通過SNCR技術進行初步脫硝,然后利用SCR技術進一步提高脫硝效率。
低氮燃燒技術:通過優化燃燒過程來減少NOx的生成,例如通過分級燃燒或使用低氮燃燒器。
臭氧氧化脫硝技術:通過臭氧將NOx氧化為易溶于水的形式,再通過洗滌塔進行脫除,脫硝效率可達90%以上。
濕法脫硝技術:包括堿液吸收法、酸吸收法、絡合吸收法、液相吸收還原法、微生物法、氧化吸收法等,通過不同的化學吸收劑來實現NOx的去除。
活性炭法多污染物協同控制技術:利用活性炭吸附煙氣中的SO2和H2S等污染物,同時在活性炭表面還原NOx為氮氣。
生物法煙氣脫硝技術:利用微生物降解NOx,適用于中小規模煙氣脫硝。
低溫等離子體脫硝技術:作為一種新興技術,通過產生非平衡等離子體來分解NOx,具有反應速度快、無二次污染等特點。
多效協同有機胺脫硝技術:使用多效有機胺作為脫硝劑,適用于解決氨水或尿素用量大、脫硝效率低、氨逃逸嚴重等問題,脫硝效率高,綜合成本低。
其中,當前市場上最為成熟且泛用性最廣的脫硝技術便是選擇性催化還原(SCR)技術,而脫硝催化劑是SCR技術的核心部分,決定了SCR系統的脫硝效率和經濟性,其建設成本占煙氣脫硝工程成本的20%以上,運行成本占30%以上。
目前在非電行業市場的應用包括鋼鐵、水泥、焦化、垃圾焚燒、生物質發電、玻璃爐窯等諸多領域的脫硝正大力度推廣實施,新的脫硝技術以及新型催化劑在不斷的更新迭代。
河北誠譽長期以來專注于SNCR、SCR及SNCR+SCR脫硝技術,在噴槍定位、霧場優化、精準噴氨、催化劑效率、還原劑利用率、系統節能控制方面等有豐富的經驗,本著“節能低耗、降本增效”原則,為眾多排污企業達成“超低排放、低成本、低投入”的目標。
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