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SNCR脫硝技術在廢液焚燒中的應用

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SNCR脫硝技術在廢液焚燒中的應用

發布日期:2019-03-29 作者: 點擊:

1.廢液焚燒脫硝技術簡介

廢液焚燒領域的脫硝技術主要包括焚燒前配伍、焚燒過程中的氮氧化物處理、焚燒後的氮氧化物脫除。焚燒前配伍是指對于有機氮含量特别高的廢液,在入爐前和含氮量低的廢液進行混合配伍,盡量降低入爐廢液的含氮量,從源頭上降低氮氧化物的生成量。焚燒過程中氮氧化物處理指的是在焚燒過程中控制有機氮向氮氧化物的轉化率,包括低氮燃燒器技術、空氣分級燃燒技術。焚燒後的氮氧化物脫除是指在氮氧化物生成以後,通過還原技術使得煙氣中的氮氧化物轉化為氮氣等組分,包括選擇性非催化還原(SNCR)、選擇性催化還原(SCR)以及通過氧化劑(如臭氧、雙氧水等)将低價氮氧化物氧化為高價氮氧化物再通過堿液吸收的技術。對于不同的焚燒系統,根據物料及當地環保部門的要求,需要選擇不同的技術路線。尤其是對于高含氮廢液的焚燒,往往需要組合其中兩種及以上的技術聯合脫硝,才能達标排放。

湖南SNCR脫硝技術因投資低、布置簡單,應用最為廣泛,尤其是在煙氣中氮氧化物含量低于1000Nm3/mg的場合。本文主要介紹SNCR脫硝在廢液焚燒系統中的應用。

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2.SNCR脫硝

湖南SNCR脫硝的原理是通過還原劑,如尿素溶液、氨水、氨氣等在合适的溫度窗口下,與煙氣中的NO、NO2等發生反應,從而降低煙氣中的氮氧化物。反應溫度、停留時間、混合情況、氨氮摩爾比是影響SNCR效率的主要因素。

  • 反應溫度。SNCR最佳的反應溫度為800℃-1150℃,不同的還原劑略有差異。尿素的溫度窗口:900℃-1150℃,氨水溫度窗口下限略低于尿素,氣氨溫度窗口下限最低。溫度過低,還原劑與氮氧化物反應的速率低,導緻脫硝效率降低。溫度過高,還原劑會被煙氣中的氧氣氧化成氮氧化物,反而會增加氮氧化物的含量。因此,還原劑噴射位置的選擇至關重要。對廢液焚燒爐而言,不同的物料爐内燃燒溫度要求不同,噴槍的布置位置也将不同。以二燃室出口1100℃的焚燒爐為例,噴槍一般布置在二燃室出口至餘熱鍋爐區域,并且在這個區域階梯布置,以滿足不同的負荷工況下的脫硝效率要求。

  • 停留時間。要獲得最佳的脫硝效率,還原劑在溫度窗口内的停留時間需大于0.5s。以目前應用最成熟的電廠煤粉爐和CFB循環流化床鍋爐為例,小型煤粉爐的SNCR脫硝效率一般隻有30%,而CFB爐SNCR脫硝效率可達60%以上,差異如此大的原因之一就是因為CFB爐的噴槍布置在旋風分離器入口,煙氣在旋風分離器内旋轉運動,從而極大的增加了還原劑的停留時間。廢液焚燒爐的爐體和煙道内襯有耐火磚和澆注料,溫降速率小,在最佳溫度窗口内的停留時間介于煤粉爐和CFB爐之間,脫硝效率一般在50%左右。

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  • 混合情況。廢液焚燒爐由于煙氣體量小,爐膛、煙道、餘熱鍋爐斷面尺寸都比較小,還原劑通過噴槍噴入爐内後,混合情況較好。

  • 氨氮摩爾比(NSR)。氨氮摩爾比對湖南SNCR脫硝效率有着非常大的影響,在一定的氨氮摩爾比區間内,脫硝效率随着氨氮摩爾比的增大而增大,一般的氨氮摩爾比控制在1-2之間,最大不超過2.5。具體的數值受煙氣中飛灰等的影響,如果飛灰量大,還原劑會吸附在煙塵顆粒上,使得煙氣中小顆粒的粉塵積聚從而被包裹在顆粒内部,此時就需要較大的氨氮摩爾比才能滿足脫硝要求。但是,較大的氨氮摩爾比會增加物料的消耗,增加運行成本,且氨逃逸比較大,過量的氨會在後端的布袋除塵器中随着飛灰被收集,甚至到尾部工藝的廢水中,使得飛灰和廢水等有較大的異味。同時,有研究表明,随着氨氮摩爾比的增大,煙氣中的N2O的含量也會增大。

        考慮到以上因素,SNCR噴槍的布置要兼顧反應溫度、停留時間和混合情況。對廢液焚燒爐,優先選擇二燃室尾部、二燃室與餘熱鍋爐入口煙道。此外,噴槍的霧化也很重要,以某廢液焚燒系統為例,二燃室後設置旋風除塵器除塵,脫硝噴槍布置在旋風除塵器入口煙道上,如下圖所示。圖a和b分别為噴槍霧化粒徑在100um和200um的霧滴軌迹雲圖。可以看出,在入口20m/s的煙氣流速下,圖b中霧滴穿透了煙氣,噴射到對面的煙道内壁,長期運行會造成澆注料的脫落。

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綜上所述,廢液焚燒系統中的SNCR脫硝效率受還原劑的種類、反應溫度、停留時間、混合情況、氨氮摩爾比等多重因素的影響,在進行設計時,必須綜合考慮,同時選擇合适的噴槍位置,保證良好的霧化效果。對于煙氣中氮氧化物濃度較高的廢液,再輔以其他脫除技術,分階段脫除,最終方可滿足排放要求。


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