產品與服務
- 工程機械尾氣凈化系統
- 柴油叉車尾氣凈化器
- 柴油發電機組尾氣凈化系統
- 分布式燃氣機組能源站SCR脫硝系統
- 柴油機/燃氣機電廠煙氣凈化工程
- 軍用特種裝備尾氣凈化系統
- 船舶尾氣凈化系統(滿足Tier III)
- 三元催化器維修/備件/動力改裝
- 鍋爐脫硝系統
- 工業NOx廢氣低溫SCR脫硝
- 高溫氣體過濾系統(800℃)
- 排氣系統整合及附件
- 煙氣冷凝/余熱回收
- 除臭系統(等離子/洗滌塔/吸附塔)
- 煙氣除塵設備(旋風/袋式/洗滌)
- 有機廢氣VOCs凈化系統
- 消音器/消聲器/隔聲罩(聲學降噪)
- 二氧化碳CO2氣肥系統
- 煙氣脫硫工程技術
- 污染物排放測試服務
- 發動機測試臺架尾氣凈化系統
- 油霧/漆霧凈化系統
- 探地雷達
- NOx探桿測試儀
- 燃氣預處理系統
- 燃氣脫硫系統
- 瓦斯脫水系統
- 脫硅氧烷系統
- 石油拌生氣脫重碳烴系統
- 焚燒爐尾氣凈化系統
萬純低溫煙氣SCR脫硝系統
一、研發背景
近年來,遮天蔽日的霧霾不但對人們的身體健康構成了嚴重威脅,而且也嚴重影響了人們日常的生產生活,空氣各項檢測指標正不斷向我們亮起紅燈。
據中國環境規劃院研究預測:NOx 排放量將從1995年的1.11 ×107 t 增加到2010 年的2.15 ×107 t , 到2020 年和2030 年, 全國能源消費導致的NOx 排放總量將分別達到2.4-2.9×107 t 和3.2-4.3×107 t,到2020 年前后將超過美國成為NOx 排放大國, 如此巨大的排放量將給公眾健康和生態環境帶來災難性的后果!
那么這大片的霧霾究竟是怎么形成的呢?
其實在霧霾形成的過程中,NOx與PM2.5復合扮演了重要角色,是罪魁禍首之一。那么NOx與PM2.5復合又都是怎么產生的呢?
從上面這張清單我們不難看出,自然界中63%的NOx來自工業污染和交通污染,是自然發生源的2倍以上,其中電力工業和汽車尾氣的排放各占40%、其他工業污染源占20%。在通常的燃燒溫度下,燃燒過程產生的NOx中90%以上是NO,NO2占5%~10%,另有極少量的N2O。據有關方面報導:每年因氮氧化物造成的損失達1100億人民幣。
近十年來,隨著我國汽車工業的發展和執行日益嚴格的機動車排放標準以及三效催化劑和柴油車SCR催化技術的發展,交通運輸行業的NOX排放得到了一定的控制;同時也加大了火電廠煙氣NOX排放治理,對電力企業實行了脫硝電價補償的政策,極大地促進了電力行業脫硝的進程。
而與交通運輸和電力行業的跨越式脫硝進程相比,工業鍋爐、玻璃陶瓷爐窯、水泥爐窯、冶金燒結爐、煉焦和石化系統的裂解設備等非電力行業的工業鍋(窯)爐設備的煙氣排放治理上效果就沒有那么理想了。
以我們身邊大大小小的鍋爐為例,盡管國家已經規定了各類大氣污染物的限值,然而依據鍋爐大氣污染物排放標準-北京市地方標準DB11/ 139—2007(見下表)來看,當前工業鍋爐排放均不滿足該標準,而且也沒有現成的技術支持工業鍋爐滿足該標準!
之所以出現這種情況,原因主要在于煙氣以及涉及硝酸生產和使用的工藝過程廢氣的排放溫度大多低于300℃,而目前電力行業使用的SCR脫硝催化劑的工作溫度為300℃~400℃。因此,在非電力行業難以直接使用中高溫(300℃~400℃)SCR催化工藝對NOx排放進行控制。以工業鍋爐為例,其脫硝就遭遇了以下困難:
1、排煙溫度低, 省煤器之后 150-180 ℃;
2、運行工況不穩定;
3、舊鍋爐的場地有限, 情況復雜;
4、引高溫煙氣則破壞熱量衡算, 耗能提高(如使用電廠SCR技術);
5、用戶資金緊張, 不愿意多投資等。
針對上述狀況,河北漢藍環境科技有限公司在傳統脫硝技術的基礎上,結合自身的工程經驗和低溫環保催化劑技術,開發了適應性更廣泛的低溫脫硝系統,系統中采用了先進的煙氣加熱系統,在160--400 ℃的溫度范圍內都能夠達到90 %以上的脫硝效率,甚至在常溫下,廢氣也可以應用SCR技術。
該系統可與酸洗廢氣、玻璃爐窯、工業鍋爐、硝酸、化肥、乙烯裂化爐、已內酰胺、垃圾焚燒爐以及化工廢氣治理等各類煙氣溫度較低的設備配套使用,大大減少顆粒物和氮氧化物排放對周邊環境的污染,同時也為企業解除了在環保方面的后顧之憂。
二、低溫SCR脫硝系統反應原理
SCR的全稱為選擇性催化還原法(Selective Catalytic Reducation),是目前工業上應用廣泛的一種脫硝技術,可應用于電站鍋爐、工業鍋爐和垃圾焚燒等燃燒設備的NOx排放控制,理想狀態下,可使NOx 的脫除率達90%以上,是目前能找到的好的固定源NOx治理的技術。
低溫SCR的反應原理同樣是用氨或尿素之類的還原劑,在一定的溫度下通過催化劑的作用,還原廢氣中的NOx(NO、NO2),將NOx轉化非污染元素分子氮(N2),NOx與氨氣的反應如下:
1、概述
我司低溫SCR脫硝系統選用的是適用于較低溫度條件下的V-Ti基SCR煙氣脫硝催化劑。該催化劑通過摻雜X離子對傳統催化劑進行了改性,因此即使在煙氣溫度僅有160 ℃時,脫硝效率也能保持在90 %以上,且該催化劑溫度窗口寬泛,在160--400 ℃的溫度范圍內均能達到90 %以上的脫硝效率。我司可根據用戶所處理煙氣的性質不同,選用不同型號不同配方的蜂窩催化劑,同時設計與之相適應的解決方案,以求達到更高的脫硝效率。
比如輥道窯出口的廢氣溫度只有110℃,而將該廢氣經過電加熱器加熱至200℃后,再進入SCR反應器中,廢氣中的NOx就可以順利通過低溫SCR催化劑去除,且該系統的工程造價和運行成本要遠遠低于中高溫SCR催化脫硝技術。
當前,由于銳鈦型TiO2具有很強的抗硫中毒能力,所以TiO2被廣泛地用作載體負載其它氧化物作為低溫SCR的催化劑。Donovan A 等分別用銳鈦礦TiO2負載V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni和Cu金屬氧化物催化劑,并對其進行了對比研究。結果表明,在120℃下,各種負載金屬氧化物的活性可簡單表示為:Mn>Cu>Cr>Co>Fe>V>>Ni。Mn/TiO2催化劑活性較高,生成N2的選擇性和NOx的轉化率均為高,是一種理想的催化劑。
Wu等用共沉淀法制備了MnOx/TiO2催化劑并考察了其低溫選擇還原性能。在150~250℃,NOx的脫除率在90% 以上。分析認為,高負載量能提高MnOx/TiO2的脫NOx效率,且n(Mn)/n(Ti)=0.4時為較佳值。另外,NOx的轉化率隨O2濃度的增加而增加,當O2的體積分數為3% 時,NOx的脫除率開始變為定值。當NH3濃度較低時,NOx的轉化率隨NH3濃度的增加而增加,當NH3過量后則脫除效率維持定值。
2、工藝流程
(1)低溫脫硝+半干法脫硫+布袋式除塵
(2)低溫脫硝+半干法脫硫+布袋式除塵
(3)半干法脫硫+布袋式除塵+ 低溫脫硝
(4)中溫脫硝+半干法脫硫+布袋式除塵
3、方案對比
四、低溫SCR催化劑選型
按結構不同,SCR脫硝催化劑分為蜂窩式、板式和波紋式。我司選用的是蜂窩式是目前市場占有份額較高的蜂窩式催化劑,它是以Ti-W-V為主要活性材料,采用 TiO2等物料充分混合,經模具擠壓成型后煅燒而成,催化劑本體全部是催化劑材料,所以其表面遭到灰分等的破壞磨損后,仍然能維持原有的催化性能,催化劑可以再生。其特點是單位體積的催化劑活性高,達到相同脫硝效率所用的催化劑體積較小,適合灰分低于30 g/m3、灰粘性較小的煙氣環境。
1、各種SCR脫硝催化劑對比
2、針對不同煙氣的低溫催化劑選型
3、低溫SCR脫硝催化劑產品實圖
五、低溫SCR脫硝系統構成
我司低溫SCR脫硝系統由氨的儲存系統、氨與空氣混合系統、氨氣噴入系統、反應器系統、省煤器旁路、SCR旁路以及檢測控制系統等組成。 其中反應器本體依煙氣流向又可分為噴氨段、混合段、均流段、反應段。
為節省場地,我司SCR采用立式結構,在SCR本體內自上至下可布置三層催化劑,三層催化劑采用2+1配置方式,初期布置兩層催化劑,預留增加一層催化劑位置,當一層催化劑經過長時間的運行,脫硝效率下降,無法達到排放要求,可在預留位置再安裝一層催化劑。(如下圖所示)
此外,在反應器入口、出口安裝有壓力變送器及熱電阻,反應器的入口和出口的熱電阻均設置兩臺,以保證測量結果的準確性。通過監視和控制SCR反應器內的溫度、壓力變化,保證SCR高效穩定運行。
(一)影響脫硝率的主要因素
SCR系統影響脫硝效率的主要因素包括煙氣的溫度、飛灰特性和顆粒尺寸、煙氣流量、中毒反應、 NOx 的脫除率、物質的量比n (NH3 ) /n (NOx ) 、煙氣中SOx 的濃度、壓降、催化劑的結構類型和用量等。
1、反應溫度與脫硝效率的關系
2、物質的量比n(NH3 )/n(NOx )對脫硝率的影響
一般來說,在300 ℃下,脫硝率隨物質的量比n (NH3 ) /n (NOx )的增加而增加,物質的量比n (NH3 ) / n (NOx ) 小于0. 8時,其影響更明顯,幾乎呈線性正比關系。該結果說明:若NH3 投入量偏低,脫硝率受到限制; 若NH3 投入量超過需要量,NH3 氧化等副反應的反應速率將增大,
3、催化劑中V2O5 的質量分數對脫硝率的影響
催化劑中V2O5 的質量分數對脫硝率的影響 催化劑中V2O5 的質量分數低于6. 6%時,隨 V2O5 質量分數的增加,催化效率增加,脫硝率提高; 當V2O5 的質量分數超過6. 6%時,催化效率反而下降。
4、催化劑的結構類型和用量對脫硝效率的影響
煙氣組成成分(如粉塵濃度、粉塵顆粒尺寸、堿性金屬和重金屬等)的含量是影響催化劑選型的主要參數。我司低溫SCR脫硝系統選用的是蜂窩式催化劑,其特點為表面積大、體積小、機械強度大、阻力較大。
(二)低溫SCR脫硝系統技術參數
SCR系統設計技術參數主要包括反應器入口NOx 濃度、反應溫度、反應器內空間速度或還原劑的停留時間、NH3 /NOx 摩爾比、NH3 的逃逸量、SCR系統的脫硝效率等。我司低溫SCR脫硝系統技術參數如下:
七、系統特點及優勢
1、適用范圍廣,在160--400℃的治理溫區均能保持較好的活性,解決了催化劑在300℃以下失去活性的技術難題 ;
2、設計靈活,可根據不同煙氣的成分可以調整催化劑的配方、節距和壁厚,同時設置合理的填充單元;
3、低溫運行過程中,因總風量降低,在空速不變的情況下,可減少催化劑的用量而且節約能源;
4、尿素分解裝置設計合理、經濟,不用安裝尿素分解爐,大大降低了設備費用和運行成本;
5、流場模擬、導流、均氨以及清灰方案設計優良;
6、系統采用自動控制,且設計簡單,不必使用昂貴的在線儀表;
7、設備少、占地小、便于現場設計,既適用于新鍋爐治理,也便于舊有鍋爐治理,基本不受場地和技術的限制;
8、SO2轉化率低,NH4HSO4 (ABS)的生成量低;
9、催化劑可高效再生利用,壽命3-5年,更換頻率低,使得后期維護運行費用也比較低;
10、可全部實現原材料及生產設備國產化;
11、設備運行穩定,治理有效。
酸洗廢氣、玻璃爐窯、工業鍋爐及化工廢氣治理工程,中溫、低溫脫硝對比
八、低溫SCR脫硝催化劑性能檢測
關于SCR催化劑運行穩定性的實驗
以實驗室制備的改性的催化劑為例,該樣品連續運行七天,分別在120℃、140℃、160℃、180℃、200℃對其脫硝效率進行測試,對于每個溫度段保持長期運行,測試結果如下圖所示:
九、常見問題及解決辦法
1、飛灰侵蝕催化劑
要想降低飛灰對催化劑的磨蝕,不妨嘗試一下這幾種方法:
(1)在垂直催化劑床層安裝氣流調節裝置;
(2)利用計算流體動力學流動模型優化氣流分布;
(3)采用耐腐蝕催化劑材料,對催化劑頂端進行處理,從而提高催化劑邊緣的硬度等。
2、催化劑出現堵塞
遇到這類情況時,可通過調節氣流分布,選擇合理的催化劑間距和單元空間,并使進入SCR反應器煙氣的溫度維持在銨鹽沉積溫度之上,以防止催化劑堵塞;對于高灰段SCR工藝,為了確保催化劑通道通暢,須安裝吹灰器。
3、發生砷中毒
催化劑As中毒是比較嚴重的問題,其主要是因煙氣中的氣態As2O3 引起的。特別是在液態排渣鍋爐中,由于靜電除塵器后的飛灰再循環,所以容易造成催化劑砷中毒這類問題。因此,在催化劑制備過程中,可采用控制催化劑孔分布的方法,使催化劑內孔分布均勻,以控制毛細孔分布數量來減少“毛細冷凝”;此外在催化劑中加入MoO3 ,使MoO3與氣相As2O3 發生反應,也可減少As中毒。
4、催化劑燒結
添加WO3 可較大限度地減少這類情況的發生。
5、堿金屬中毒
在催化劑設計中,要考慮到堿金屬對催化劑的影響,可增加設計余量,從而盡量避免這種情況的發生。
6、產生CaSO4
可通過控制催化劑內部孔徑分布和采用適當節距等方法來減少飛灰中游離CaO與SO3 反應形成的CaSO4 吸附在催化劑表面而阻止反應物向催化劑表面擴散以進入催化劑內部這類情況的發生。
十、延長催化劑壽命的必要舉措
由于催化劑置換費用約占系統總價的60%~70% ,脫硝系統催化劑的折舊壽命直接決定著SCR 系統的運行成本。我司催化劑的設計使用壽命為3~5年,如果由于SCR系統運行使用、維護不夠合理將會使催化劑提前失效而不得不進行催化劑的置換、部分或整體更換,這樣會進一步加大催化劑的折舊成本。因此我司在低溫SCR脫硝系統運行使用、維護操作上均采取了一系列的嚴格防護措施以求延長(或保證)催化劑的使用壽命。
1、低溫SCR脫硝系統的優化設計
(1)催化反應器的入口處合理分布煙氣和氨,以防止由于各部位的溫度常偏離設計溫度而導致脫硝率的改變;
(2)采用導流板、混合器、氨噴射器對兩側煙道獨立布置, 使煙氣在各斷面上流量基本相等;
(3)在催化劑體積的設計中適當放大催化劑的量的同時考慮反應器中有效區域的變化等。
2、用戶在設備運行中須嚴格根據煙氣參數確定脫硝裝置投退
在設備的運行過程中,做到密切注意煙氣量及其波動范圍、煙氣溫度及其波動范圍、SCR裝置進口煙道上的煙氣壓力及其波動范圍、煙氣中的粉塵含量、煙氣中的二氧化硫含量等對脫硝效率和催化劑影響較大的參數,只有煙氣參數符合設計值,才允許投入SCR裝置。如果出現個別參數偏離設計值過大的情況,應及時進行分析,評估其危害性質和嚴重性,預先估計其后果并考慮補救措施,最終確認SCR 裝置投入或退出運行。
3、用戶在設備啟動和SCR系統投運過程中須采取必要的措施
用戶設備啟動和SCR系統投運過程中,在運行調整上采取必要的措施,控制煙氣溫度的上升速度,避免對設備造成損害,特別是在冷態啟動時必須進行預熱處理等。
此外,在SCR系統啟動次序上可做調整,如:
(1)開SCR入口煙氣擋板啟動引風機和送風機用冷空氣清洗 SCR煙氣系統和催化劑模塊;
(2)啟動稀釋空氣風機,開稀釋空氣出口擋板,使空氣流量大于 3 200m3 /h (遠期效率為85%時的空氣流量為5 400 m3 /h) ,氨從蒸發器供給已準備好。
(3)滿足氨閥開啟條件后,開啟氨供應閥向AIG供應氨切換到由 NOx 自動控制噴氨量等。
4、系統啟動前須進行復查
啟動前對系統須進行的復查,以確保設備系統良好、可靠,嚴禁帶病運行,特別是利用每次停機后應加強檢查,以保證系統的各方面運行良好:
(1)保證各層催化劑上面應無任何異物,催化劑無短缺、碎裂;
(2)保證所有保溫表面的有效性,以防灼傷操作人員及烤壞儀表電器;
(3)認真確認所有儀表的安裝質量、功能的有效性、精度等級核定、零點漂移調整等與設計要求是否相符。機組啟動前做好重要儀器儀表的調整試驗工作,如NOx ,O2 分析儀的調整,檢查控制閥、連鎖閥動作情況,檢查所有電路、電氣安裝的正確性等。
(4)平時運行中檢查所有檢查孔、人孔門、設備進出孔是否已可靠關閉,所有公用設施(蒸汽、壓縮空氣、水、氨氣等)是否已正確到位;同時加強檢查所有膨脹支座和膨脹節位置的正確性,保證沿膨脹方向上無異物阻擋;
(5)檢查鋼結構主要受力,梁撓度是否在允許值范圍內;
(6)通煙后在預設的檢查點檢查殼體熱變形值;
(7)熱態檢查儀表電氣工作的正確性等。
5、吹灰器在運行過程中需要注意的事項
每一吹灰器通過就地控制柜的手動按鈕進行試車,吹灰器的所有控制和順序功能均由分散控制系統實現。與用戶設備本體的吹灰器要同等對待,每臺反應器的吹灰器按從上至下的催化劑層依次運行,即上一層催化劑的吹灰器在設定的時間內依次啟動運行后,再開始運行下一層催化劑的吹灰器,保證每臺反應器每次只有1臺吹灰器運行。避免催化劑在運行中產生堵塞和大量積灰,一方面降低脫硝效率,另一方面損害催化劑的使用壽命。
此外,在系統日常運行過程中,須嚴格控制吹灰汽源壓力在標準設定的范圍內。既要保證吹灰汽源壓力達到預期的吹灰效果,又要控制壓力在合適范圍內,防止壓力過高吹損催化劑。同時,要選擇適當吹灰汽源溫度,防止吹灰汽源溫度過高,造成局部催化劑區域超過允許的溫度,致使局部催化劑失效;在吹灰汽源投入時做到疏水充分,避免由吹灰器帶水造成催化劑粘灰而影響脫硝效率等。
十一、工程案例
1、酸洗線氮氧化物凈化系統
該項目是為某集團公司鈦帶冷軋工程新建的連續酸洗機組設計的氮氧化物凈化系統。由于機組酸洗段的混酸酸洗槽、清洗槽、酸液循環罐等在運行時會產生含混合酸的廢氣,因此須將產生的酸性廢氣用集氣罩導入到酸霧洗滌塔,用質量分數為10%的Na2CO3和NaOH的混合液吸收。
洗滌塔后端設置一臺酸霧吸附器。去除HF后的廢氣通過風道式空氣加熱器(臥式)加熱,廢氣溫度達到190℃,然后進入到SCR反應器中,廢氣中的NOX通過選擇性催化還原法去除,催化劑使用的高效SCR催化劑,活性成分為V2O5,還原劑是尿素溶液,凈化后的氣體經過煙囪排放。
此系統的主要技術指標如下:
1.設計處理風量:10000Nm3/h
2.混酸種類:HF+HNO3
3.酸液溫度:40~65 ℃
4.酸洗液濃度:HNO3 100~220g/L、HF 10~60g/L
5.酸霧初始含量:NOx(凈化前)——3000mg/Nm3 HF(凈化前)——30mg/Nm3(含廢酸液重量)
6.酸霧初始溫度:30℃
7.排放氣體含酸濃度:<10 mg/Nm3
8.排放氮氧化物濃度:<240mg/Nm3
9.氣體加熱溫度控制范圍:200~320℃(SCR運行溫度170℃)
10.脫硝效率:>90%
11.NH3逃逸率:<3ppm
系統的工藝流程如下圖所示:
在此酸洗線試生產的前期,對酸洗段氮氧化物去除系統的效率進行了再線監測。通過對系統入口和出口的氮氧化物濃度的監測,得到以下結論:整套氮氧化物凈化系統的處理分兩個階段:前期,配酸中硝酸濃度較低,酸系過程中酸溫也不太高,酸槽內氮氧化物的濃度也不高,與技術參數中的3000mg/Nm3持平。此時,系統運行穩定,出口處氮氧化物的濃度滿足國家的排放標準。氮氧化物的去除率保持在90%以上。
2、玻璃爐窯尾氣處理系統
該系統是針對玻璃爐窯里硝酸硼分解產生的氮氧化物等氣體污染物的凈化處理而設計的。窯中產生的煙氣經過預處理系統溫度降至300℃左右,尿素溶液利用此高溫分解產生氨氣,與煙氣混合后進入到SCR反應器中,煙氣溫度在240℃左右,廢氣中的NOX通過選擇性催化還原法去除,然后通過袋式除塵器將P2O5 粉塵去除。凈化后的氣體經過煙囪排放。此系統的主要技術指標如下:
1.設計處理風量:600Nm3/h
2.氮氧化物初始含量:3000mg/m3
3.煙氣初始溫度:260℃
4.排放氮氧化物濃度:240mg/Nm3
5.脫硝效率:>90%
6.NH3逃逸率:<3ppm
具體的系統流程如下圖所示:
后期的系統調試發現,SCR入口的氮氧化物濃度保持在1100-1300ppm左右,經脫硝處理后,濃度降低至60-80ppm左右,此時脫硝效率保持在95%,SCR反應溫度在240-260℃,系統的壓損為500-800Pa。系統取得了預期的處理效果。
3、醫藥企業NOx尾氣處理系統
圖中NOX尾氣處理系統是為某醫藥公司設計制造的。該公司有兩條氧化制草酸生產線,生產過程中會產生氮氧化物氣體污染物。來自工藝尾氣(8000Nm3/h,30℃)經與SCR反應器排凈煙氣換熱后,升溫約90℃進入電加熱器再一次升溫到180℃,進入SCR催化反應器。在SCR催化反應器中被選擇性還原為N2和H2O,反應后氣體與原廢氣進行換熱后,通過煙囪排放到大氣。
技術參數:
1)設計處理風量:8400 Nm3/h;
2)氮氧化物初始含量:一條800-2000mg/Nm3;
3)煙氣初始溫度:25-30℃;
4)排放氮氧化物濃度:≤240 mg/Nm3;
5)氣體加熱溫度控制范圍:180-190℃;
6)脫硝效率:≥88%;
7)NH3逃逸率:<5ppm。
4、廣州鋼鐵廠自備電站85t/h、142t/h鍋爐氮氧化物凈化系統
廣州鋼鐵股份有限公司自備電站擁有燃煤鍋爐2臺,合為1根煙囪排放煙氣,其中1臺鍋爐蒸發量為142t/h,該鍋爐為煤和高爐煤氣混燒(燃50%以上高爐煤氣),配有32MW汽輪發電機組。另外1臺鍋爐蒸發量為85t/h,為粉煤鍋爐同時摻燒30%以下高爐煤氣,配有11MW汽輪發電機組。煙氣處理配套建有半干法循環流化床脫硫和布袋除塵設施,氮氧化物排放濃度約700 mg/Nm3。該項目采用SNCR+SCR 脫硝工藝,尾氣排放符合設計要求,項目通過廣州市環境監測中心站的監測驗收。
項目主要技術指標:
1.采用SNCR+低溫SCR工藝,使用氨水作為脫硝還原劑
2.煙氣脫硝裝置的控制系統使用PLC系統工程單獨控制
3.煙氣脫硝效率≥60%
4.NH3逃逸量<5ppm
5.脫硝裝置可用率不小于95%,服務壽命為30年
項目采用SNCR+低溫SCR工藝流程圖如下:
5、輥道窯尾氣NOx 處理工程
為貫徹落實國家關于“十二五”期間對氮氧化物減排指標約束性的要求,某催化劑公司積極實施輥道窯尾氣脫硝治理工作,選用了國內領先擁有自主知識產權的現代低溫脫硝技術對其所屬輥道窯在生產過程中產生的NOx等尾氣進行凈化處理。輥道窯出口110℃廢氣經過電加熱器加熱至200℃,進入SCR反應器中,廢氣中的NOx通過低溫SCR催化劑去除。
該系統脫硝效率超過90%,其系統的工程造價和運行成本遠低于中高溫SCR催化脫硝技術。此項目的主要技術指標如下:
1.設計處理風量:6318 Nm3/h(單線,實際廢氣量)
2.氮氧化物初始含量:1500mg/Nm3
3.煙氣初始溫度:110℃;
4.排放氮氧化物濃度:≤100mg/Nm3
5.NOx 排放速率:<0.77kg/h (15m 煙囪計)
6.脫硝效率:≥90%
7.NH3 排放速率:<4.9kg/h (15m 煙囪計)
8.脫硝裝置可用率不小于98%,服務壽命為20 年
9.采用25%氨水作為脫硝還原劑
此項目是公司EPC總包工程,脫硝系統的工程現場如圖所示:
煙氣處理前后排放狀況對比:
6、山東某化工重油提取裝置煙氣脫硝脫硫除塵處理工程
技術參數:
煙氣處理量:100000Nm3/h
SCR 處理溫度:220℃
NOx處理前濃度:350mg/Nm3 處理后濃度:100mg/Nm3
十二、技術支持與服務
“精益求精,追求有效”為我司一貫的宗旨,“技術創新、品質優良、服務周到”是我司自成立以來一直秉持的經營理念,正是憑借著高效、優質、快捷的服務,我司贏得了廣大用戶與業界同仁的一致好評。
我司設有專門的技術咨詢和售后服務中心,負責向所有用戶提供有關設備使用和維護等方面的技術咨詢和售后服務,及時解決用戶在產品使用過程中遇到的各種難題和困擾,在解除用戶的后顧之憂的同時保障用戶的切身利益。
漢藍凈化,真誠地為您服務!
漢藍凈化,愿與社會各界人士攜手共進,為還原藍天本色貢獻力量!
近年來,遮天蔽日的霧霾不但對人們的身體健康構成了嚴重威脅,而且也嚴重影響了人們日常的生產生活,空氣各項檢測指標正不斷向我們亮起紅燈。
據中國環境規劃院研究預測:NOx 排放量將從1995年的1.11 ×107 t 增加到2010 年的2.15 ×107 t , 到2020 年和2030 年, 全國能源消費導致的NOx 排放總量將分別達到2.4-2.9×107 t 和3.2-4.3×107 t,到2020 年前后將超過美國成為NOx 排放大國, 如此巨大的排放量將給公眾健康和生態環境帶來災難性的后果!
那么這大片的霧霾究竟是怎么形成的呢?
其實在霧霾形成的過程中,NOx與PM2.5復合扮演了重要角色,是罪魁禍首之一。那么NOx與PM2.5復合又都是怎么產生的呢?
從上面這張清單我們不難看出,自然界中63%的NOx來自工業污染和交通污染,是自然發生源的2倍以上,其中電力工業和汽車尾氣的排放各占40%、其他工業污染源占20%。在通常的燃燒溫度下,燃燒過程產生的NOx中90%以上是NO,NO2占5%~10%,另有極少量的N2O。據有關方面報導:每年因氮氧化物造成的損失達1100億人民幣。
近十年來,隨著我國汽車工業的發展和執行日益嚴格的機動車排放標準以及三效催化劑和柴油車SCR催化技術的發展,交通運輸行業的NOX排放得到了一定的控制;同時也加大了火電廠煙氣NOX排放治理,對電力企業實行了脫硝電價補償的政策,極大地促進了電力行業脫硝的進程。
而與交通運輸和電力行業的跨越式脫硝進程相比,工業鍋爐、玻璃陶瓷爐窯、水泥爐窯、冶金燒結爐、煉焦和石化系統的裂解設備等非電力行業的工業鍋(窯)爐設備的煙氣排放治理上效果就沒有那么理想了。
以我們身邊大大小小的鍋爐為例,盡管國家已經規定了各類大氣污染物的限值,然而依據鍋爐大氣污染物排放標準-北京市地方標準DB11/ 139—2007(見下表)來看,當前工業鍋爐排放均不滿足該標準,而且也沒有現成的技術支持工業鍋爐滿足該標準!
之所以出現這種情況,原因主要在于煙氣以及涉及硝酸生產和使用的工藝過程廢氣的排放溫度大多低于300℃,而目前電力行業使用的SCR脫硝催化劑的工作溫度為300℃~400℃。因此,在非電力行業難以直接使用中高溫(300℃~400℃)SCR催化工藝對NOx排放進行控制。以工業鍋爐為例,其脫硝就遭遇了以下困難:
1、排煙溫度低, 省煤器之后 150-180 ℃;
2、運行工況不穩定;
3、舊鍋爐的場地有限, 情況復雜;
4、引高溫煙氣則破壞熱量衡算, 耗能提高(如使用電廠SCR技術);
5、用戶資金緊張, 不愿意多投資等。
針對上述狀況,河北漢藍環境科技有限公司在傳統脫硝技術的基礎上,結合自身的工程經驗和低溫環保催化劑技術,開發了適應性更廣泛的低溫脫硝系統,系統中采用了先進的煙氣加熱系統,在160--400 ℃的溫度范圍內都能夠達到90 %以上的脫硝效率,甚至在常溫下,廢氣也可以應用SCR技術。
該系統可與酸洗廢氣、玻璃爐窯、工業鍋爐、硝酸、化肥、乙烯裂化爐、已內酰胺、垃圾焚燒爐以及化工廢氣治理等各類煙氣溫度較低的設備配套使用,大大減少顆粒物和氮氧化物排放對周邊環境的污染,同時也為企業解除了在環保方面的后顧之憂。
二、低溫SCR脫硝系統反應原理
SCR的全稱為選擇性催化還原法(Selective Catalytic Reducation),是目前工業上應用廣泛的一種脫硝技術,可應用于電站鍋爐、工業鍋爐和垃圾焚燒等燃燒設備的NOx排放控制,理想狀態下,可使NOx 的脫除率達90%以上,是目前能找到的好的固定源NOx治理的技術。
低溫SCR的反應原理同樣是用氨或尿素之類的還原劑,在一定的溫度下通過催化劑的作用,還原廢氣中的NOx(NO、NO2),將NOx轉化非污染元素分子氮(N2),NOx與氨氣的反應如下:
4NO+4NH3+O2 4N2+6H2O
2NO2+4NH3+O2 3N2+6H2O
NO+NO2+2NH3 2N2+3H2O
2NO2+4NH3+O2 3N2+6H2O
NO+NO2+2NH3 2N2+3H2O
SCR系統反應原理示意圖
三、低溫SCR脫硝解決方案1、概述
我司低溫SCR脫硝系統選用的是適用于較低溫度條件下的V-Ti基SCR煙氣脫硝催化劑。該催化劑通過摻雜X離子對傳統催化劑進行了改性,因此即使在煙氣溫度僅有160 ℃時,脫硝效率也能保持在90 %以上,且該催化劑溫度窗口寬泛,在160--400 ℃的溫度范圍內均能達到90 %以上的脫硝效率。我司可根據用戶所處理煙氣的性質不同,選用不同型號不同配方的蜂窩催化劑,同時設計與之相適應的解決方案,以求達到更高的脫硝效率。
比如輥道窯出口的廢氣溫度只有110℃,而將該廢氣經過電加熱器加熱至200℃后,再進入SCR反應器中,廢氣中的NOx就可以順利通過低溫SCR催化劑去除,且該系統的工程造價和運行成本要遠遠低于中高溫SCR催化脫硝技術。
當前,由于銳鈦型TiO2具有很強的抗硫中毒能力,所以TiO2被廣泛地用作載體負載其它氧化物作為低溫SCR的催化劑。Donovan A 等分別用銳鈦礦TiO2負載V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni和Cu金屬氧化物催化劑,并對其進行了對比研究。結果表明,在120℃下,各種負載金屬氧化物的活性可簡單表示為:Mn>Cu>Cr>Co>Fe>V>>Ni。Mn/TiO2催化劑活性較高,生成N2的選擇性和NOx的轉化率均為高,是一種理想的催化劑。
Wu等用共沉淀法制備了MnOx/TiO2催化劑并考察了其低溫選擇還原性能。在150~250℃,NOx的脫除率在90% 以上。分析認為,高負載量能提高MnOx/TiO2的脫NOx效率,且n(Mn)/n(Ti)=0.4時為較佳值。另外,NOx的轉化率隨O2濃度的增加而增加,當O2的體積分數為3% 時,NOx的脫除率開始變為定值。當NH3濃度較低時,NOx的轉化率隨NH3濃度的增加而增加,當NH3過量后則脫除效率維持定值。
2、工藝流程
(1)低溫脫硝+半干法脫硫+布袋式除塵
(2)低溫脫硝+半干法脫硫+布袋式除塵
(3)半干法脫硫+布袋式除塵+ 低溫脫硝
(4)中溫脫硝+半干法脫硫+布袋式除塵
3、方案對比
四、低溫SCR催化劑選型
按結構不同,SCR脫硝催化劑分為蜂窩式、板式和波紋式。我司選用的是蜂窩式是目前市場占有份額較高的蜂窩式催化劑,它是以Ti-W-V為主要活性材料,采用 TiO2等物料充分混合,經模具擠壓成型后煅燒而成,催化劑本體全部是催化劑材料,所以其表面遭到灰分等的破壞磨損后,仍然能維持原有的催化性能,催化劑可以再生。其特點是單位體積的催化劑活性高,達到相同脫硝效率所用的催化劑體積較小,適合灰分低于30 g/m3、灰粘性較小的煙氣環境。
1、各種SCR脫硝催化劑對比
2、針對不同煙氣的低溫催化劑選型
應用領域 | 產品型號 | 化學組成 | 型式 | 催化劑尺寸(mmxmmxmm) | 孔間距(mm) | 運行溫度(OC) |
酸洗行業脫硝 | LYlAFM4-s00 | V-Mo-Ti02 | 蜂窩型 | 150xls0x(5OO-600) | 3.3-4.2 | 160-220 |
LYLAFW4-800 | V-Mo-Ti02 | 蜂窩型 | 150x150x(800-1000) | 3.3-4.2 | 160-220 | |
水泥爐 窯脫硝 |
LYlCFMI2-s00 | V-Mo-Ti02 | 蜂窩型 | 150xI50x(500-800) | 12-13 | 160-350 |
LYlCFMI2-800 | V-Mo-Ti02 | 蜂窩型 | 150xl50x(800-1000) | 12-13 | 160-350 | |
LYHCFWI2-s00 | V-W-Ti02 | 蜂窩型 | 150xl50x(5OO-800) | 12-13 | 300-400 | |
LYHCFWI2-800 | V-W-Ti02 | 蜂窩型 | 150xl50x(800-1000) | 12-13 | 300-400 | |
工業爐 窯脫硝 |
LYlBFM3-800 | V-Mo-Ti02 | 蜂窩型 | 150xl50x(800-1000) | 3.3-4.2 | 160-350 |
FXlBFM4-800 | V-Mo-Ti02 | 蜂窩型 | 150xl50x(800-1000) | 4.0-5.5 | 160-350 | |
FXlBFM6-800 | V-Mo-Ti02 | 蜂窩型 | 150xl50x(800-1000) | 6.0-9.2 | 160-350 | |
LYlBFW3-800 | V-W-Ti02 | 蜂窩型 | 150xl50x(800-1000) | 3.3-4.2 | 300-400 | |
LYlBFW4-800 | V-W-Ti02 | 蜂窩型 | 150xl50x(800-1000) | 4.0-5.5 | 300-400 | |
LYlBFW6-800 | V-W-Ti02 | 蜂窩型 | 150x150x(800-1000) | 6.0-9.2 | 300-400 | |
兩沖程船陸發動機脫硝 | LYHSFM4-s00 | V-Mo-Ti02 | 蜂窩型 | 150xl50x5OO | 4.0-5.5 | 300-400 |
LYHSFM4-800 | V-Mo-Ti02 | 蜂窩型 | 150xl50x850 | 4.0-5.5 | 300-400 |
五、低溫SCR脫硝系統構成
我司低溫SCR脫硝系統由氨的儲存系統、氨與空氣混合系統、氨氣噴入系統、反應器系統、省煤器旁路、SCR旁路以及檢測控制系統等組成。 其中反應器本體依煙氣流向又可分為噴氨段、混合段、均流段、反應段。
為節省場地,我司SCR采用立式結構,在SCR本體內自上至下可布置三層催化劑,三層催化劑采用2+1配置方式,初期布置兩層催化劑,預留增加一層催化劑位置,當一層催化劑經過長時間的運行,脫硝效率下降,無法達到排放要求,可在預留位置再安裝一層催化劑。(如下圖所示)
此外,在反應器入口、出口安裝有壓力變送器及熱電阻,反應器的入口和出口的熱電阻均設置兩臺,以保證測量結果的準確性。通過監視和控制SCR反應器內的溫度、壓力變化,保證SCR高效穩定運行。
反應器設計和布置示意圖
六、影響脫硝率的主要因素及系統技術參數(一)影響脫硝率的主要因素
SCR系統影響脫硝效率的主要因素包括煙氣的溫度、飛灰特性和顆粒尺寸、煙氣流量、中毒反應、 NOx 的脫除率、物質的量比n (NH3 ) /n (NOx ) 、煙氣中SOx 的濃度、壓降、催化劑的結構類型和用量等。
1、反應溫度與脫硝效率的關系
2、物質的量比n(NH3 )/n(NOx )對脫硝率的影響
一般來說,在300 ℃下,脫硝率隨物質的量比n (NH3 ) /n (NOx )的增加而增加,物質的量比n (NH3 ) / n (NOx ) 小于0. 8時,其影響更明顯,幾乎呈線性正比關系。該結果說明:若NH3 投入量偏低,脫硝率受到限制; 若NH3 投入量超過需要量,NH3 氧化等副反應的反應速率將增大,
3、催化劑中V2O5 的質量分數對脫硝率的影響
催化劑中V2O5 的質量分數對脫硝率的影響 催化劑中V2O5 的質量分數低于6. 6%時,隨 V2O5 質量分數的增加,催化效率增加,脫硝率提高; 當V2O5 的質量分數超過6. 6%時,催化效率反而下降。
4、催化劑的結構類型和用量對脫硝效率的影響
煙氣組成成分(如粉塵濃度、粉塵顆粒尺寸、堿性金屬和重金屬等)的含量是影響催化劑選型的主要參數。我司低溫SCR脫硝系統選用的是蜂窩式催化劑,其特點為表面積大、體積小、機械強度大、阻力較大。
(二)低溫SCR脫硝系統技術參數
SCR系統設計技術參數主要包括反應器入口NOx 濃度、反應溫度、反應器內空間速度或還原劑的停留時間、NH3 /NOx 摩爾比、NH3 的逃逸量、SCR系統的脫硝效率等。我司低溫SCR脫硝系統技術參數如下:
活性溫度 | 催化劑類型 | 化學組成 | SO2/SO3轉化率 | NH3逃逸率 | 化學壽命 | 機械壽命 | 脫硝效率 |
160-420℃ | 蜂窩型 | V-Mo-TiO2/V-W-TiO2 | <1% | <3ppm | 3年 | 5年 | 90%以上 |
1、適用范圍廣,在160--400℃的治理溫區均能保持較好的活性,解決了催化劑在300℃以下失去活性的技術難題 ;
2、設計靈活,可根據不同煙氣的成分可以調整催化劑的配方、節距和壁厚,同時設置合理的填充單元;
3、低溫運行過程中,因總風量降低,在空速不變的情況下,可減少催化劑的用量而且節約能源;
4、尿素分解裝置設計合理、經濟,不用安裝尿素分解爐,大大降低了設備費用和運行成本;
5、流場模擬、導流、均氨以及清灰方案設計優良;
6、系統采用自動控制,且設計簡單,不必使用昂貴的在線儀表;
7、設備少、占地小、便于現場設計,既適用于新鍋爐治理,也便于舊有鍋爐治理,基本不受場地和技術的限制;
8、SO2轉化率低,NH4HSO4 (ABS)的生成量低;
9、催化劑可高效再生利用,壽命3-5年,更換頻率低,使得后期維護運行費用也比較低;
10、可全部實現原材料及生產設備國產化;
11、設備運行穩定,治理有效。
酸洗廢氣、玻璃爐窯、工業鍋爐及化工廢氣治理工程,中溫、低溫脫硝對比
項目 | 方案 | 優點 | 存在缺陷 | 備注 |
煙氣脫硝治理工程 | 低溫SCR:煙氣溫度160-300℃ | 煙氣不用再升溫,直接脫硝 | 催化劑對煙氣的抗中毒性能需做測試。 | |
中溫SCR:煙氣溫度300-420℃ | 目前廣泛應用于火電行業脫硝 | 余熱鍋爐需改造,尋找合適溫度段;或者對煙氣進行加熱,成本過高 |
關于SCR催化劑運行穩定性的實驗
以實驗室制備的改性的催化劑為例,該樣品連續運行七天,分別在120℃、140℃、160℃、180℃、200℃對其脫硝效率進行測試,對于每個溫度段保持長期運行,測試結果如下圖所示:
九、常見問題及解決辦法
1、飛灰侵蝕催化劑
要想降低飛灰對催化劑的磨蝕,不妨嘗試一下這幾種方法:
(1)在垂直催化劑床層安裝氣流調節裝置;
(2)利用計算流體動力學流動模型優化氣流分布;
(3)采用耐腐蝕催化劑材料,對催化劑頂端進行處理,從而提高催化劑邊緣的硬度等。
2、催化劑出現堵塞
遇到這類情況時,可通過調節氣流分布,選擇合理的催化劑間距和單元空間,并使進入SCR反應器煙氣的溫度維持在銨鹽沉積溫度之上,以防止催化劑堵塞;對于高灰段SCR工藝,為了確保催化劑通道通暢,須安裝吹灰器。
3、發生砷中毒
催化劑As中毒是比較嚴重的問題,其主要是因煙氣中的氣態As2O3 引起的。特別是在液態排渣鍋爐中,由于靜電除塵器后的飛灰再循環,所以容易造成催化劑砷中毒這類問題。因此,在催化劑制備過程中,可采用控制催化劑孔分布的方法,使催化劑內孔分布均勻,以控制毛細孔分布數量來減少“毛細冷凝”;此外在催化劑中加入MoO3 ,使MoO3與氣相As2O3 發生反應,也可減少As中毒。
4、催化劑燒結
添加WO3 可較大限度地減少這類情況的發生。
5、堿金屬中毒
在催化劑設計中,要考慮到堿金屬對催化劑的影響,可增加設計余量,從而盡量避免這種情況的發生。
6、產生CaSO4
可通過控制催化劑內部孔徑分布和采用適當節距等方法來減少飛灰中游離CaO與SO3 反應形成的CaSO4 吸附在催化劑表面而阻止反應物向催化劑表面擴散以進入催化劑內部這類情況的發生。
十、延長催化劑壽命的必要舉措
由于催化劑置換費用約占系統總價的60%~70% ,脫硝系統催化劑的折舊壽命直接決定著SCR 系統的運行成本。我司催化劑的設計使用壽命為3~5年,如果由于SCR系統運行使用、維護不夠合理將會使催化劑提前失效而不得不進行催化劑的置換、部分或整體更換,這樣會進一步加大催化劑的折舊成本。因此我司在低溫SCR脫硝系統運行使用、維護操作上均采取了一系列的嚴格防護措施以求延長(或保證)催化劑的使用壽命。
1、低溫SCR脫硝系統的優化設計
(1)催化反應器的入口處合理分布煙氣和氨,以防止由于各部位的溫度常偏離設計溫度而導致脫硝率的改變;
(2)采用導流板、混合器、氨噴射器對兩側煙道獨立布置, 使煙氣在各斷面上流量基本相等;
(3)在催化劑體積的設計中適當放大催化劑的量的同時考慮反應器中有效區域的變化等。
2、用戶在設備運行中須嚴格根據煙氣參數確定脫硝裝置投退
在設備的運行過程中,做到密切注意煙氣量及其波動范圍、煙氣溫度及其波動范圍、SCR裝置進口煙道上的煙氣壓力及其波動范圍、煙氣中的粉塵含量、煙氣中的二氧化硫含量等對脫硝效率和催化劑影響較大的參數,只有煙氣參數符合設計值,才允許投入SCR裝置。如果出現個別參數偏離設計值過大的情況,應及時進行分析,評估其危害性質和嚴重性,預先估計其后果并考慮補救措施,最終確認SCR 裝置投入或退出運行。
3、用戶在設備啟動和SCR系統投運過程中須采取必要的措施
用戶設備啟動和SCR系統投運過程中,在運行調整上采取必要的措施,控制煙氣溫度的上升速度,避免對設備造成損害,特別是在冷態啟動時必須進行預熱處理等。
此外,在SCR系統啟動次序上可做調整,如:
(1)開SCR入口煙氣擋板啟動引風機和送風機用冷空氣清洗 SCR煙氣系統和催化劑模塊;
(2)啟動稀釋空氣風機,開稀釋空氣出口擋板,使空氣流量大于 3 200m3 /h (遠期效率為85%時的空氣流量為5 400 m3 /h) ,氨從蒸發器供給已準備好。
(3)滿足氨閥開啟條件后,開啟氨供應閥向AIG供應氨切換到由 NOx 自動控制噴氨量等。
4、系統啟動前須進行復查
啟動前對系統須進行的復查,以確保設備系統良好、可靠,嚴禁帶病運行,特別是利用每次停機后應加強檢查,以保證系統的各方面運行良好:
(1)保證各層催化劑上面應無任何異物,催化劑無短缺、碎裂;
(2)保證所有保溫表面的有效性,以防灼傷操作人員及烤壞儀表電器;
(3)認真確認所有儀表的安裝質量、功能的有效性、精度等級核定、零點漂移調整等與設計要求是否相符。機組啟動前做好重要儀器儀表的調整試驗工作,如NOx ,O2 分析儀的調整,檢查控制閥、連鎖閥動作情況,檢查所有電路、電氣安裝的正確性等。
(4)平時運行中檢查所有檢查孔、人孔門、設備進出孔是否已可靠關閉,所有公用設施(蒸汽、壓縮空氣、水、氨氣等)是否已正確到位;同時加強檢查所有膨脹支座和膨脹節位置的正確性,保證沿膨脹方向上無異物阻擋;
(5)檢查鋼結構主要受力,梁撓度是否在允許值范圍內;
(6)通煙后在預設的檢查點檢查殼體熱變形值;
(7)熱態檢查儀表電氣工作的正確性等。
5、吹灰器在運行過程中需要注意的事項
每一吹灰器通過就地控制柜的手動按鈕進行試車,吹灰器的所有控制和順序功能均由分散控制系統實現。與用戶設備本體的吹灰器要同等對待,每臺反應器的吹灰器按從上至下的催化劑層依次運行,即上一層催化劑的吹灰器在設定的時間內依次啟動運行后,再開始運行下一層催化劑的吹灰器,保證每臺反應器每次只有1臺吹灰器運行。避免催化劑在運行中產生堵塞和大量積灰,一方面降低脫硝效率,另一方面損害催化劑的使用壽命。
此外,在系統日常運行過程中,須嚴格控制吹灰汽源壓力在標準設定的范圍內。既要保證吹灰汽源壓力達到預期的吹灰效果,又要控制壓力在合適范圍內,防止壓力過高吹損催化劑。同時,要選擇適當吹灰汽源溫度,防止吹灰汽源溫度過高,造成局部催化劑區域超過允許的溫度,致使局部催化劑失效;在吹灰汽源投入時做到疏水充分,避免由吹灰器帶水造成催化劑粘灰而影響脫硝效率等。
十一、工程案例
1、酸洗線氮氧化物凈化系統
該項目是為某集團公司鈦帶冷軋工程新建的連續酸洗機組設計的氮氧化物凈化系統。由于機組酸洗段的混酸酸洗槽、清洗槽、酸液循環罐等在運行時會產生含混合酸的廢氣,因此須將產生的酸性廢氣用集氣罩導入到酸霧洗滌塔,用質量分數為10%的Na2CO3和NaOH的混合液吸收。
洗滌塔后端設置一臺酸霧吸附器。去除HF后的廢氣通過風道式空氣加熱器(臥式)加熱,廢氣溫度達到190℃,然后進入到SCR反應器中,廢氣中的NOX通過選擇性催化還原法去除,催化劑使用的高效SCR催化劑,活性成分為V2O5,還原劑是尿素溶液,凈化后的氣體經過煙囪排放。
此系統的主要技術指標如下:
1.設計處理風量:10000Nm3/h
2.混酸種類:HF+HNO3
3.酸液溫度:40~65 ℃
4.酸洗液濃度:HNO3 100~220g/L、HF 10~60g/L
5.酸霧初始含量:NOx(凈化前)——3000mg/Nm3 HF(凈化前)——30mg/Nm3(含廢酸液重量)
6.酸霧初始溫度:30℃
7.排放氣體含酸濃度:<10 mg/Nm3
8.排放氮氧化物濃度:<240mg/Nm3
9.氣體加熱溫度控制范圍:200~320℃(SCR運行溫度170℃)
10.脫硝效率:>90%
11.NH3逃逸率:<3ppm
系統的工藝流程如下圖所示:
在此酸洗線試生產的前期,對酸洗段氮氧化物去除系統的效率進行了再線監測。通過對系統入口和出口的氮氧化物濃度的監測,得到以下結論:整套氮氧化物凈化系統的處理分兩個階段:前期,配酸中硝酸濃度較低,酸系過程中酸溫也不太高,酸槽內氮氧化物的濃度也不高,與技術參數中的3000mg/Nm3持平。此時,系統運行穩定,出口處氮氧化物的濃度滿足國家的排放標準。氮氧化物的去除率保持在90%以上。
2、玻璃爐窯尾氣處理系統
該系統是針對玻璃爐窯里硝酸硼分解產生的氮氧化物等氣體污染物的凈化處理而設計的。窯中產生的煙氣經過預處理系統溫度降至300℃左右,尿素溶液利用此高溫分解產生氨氣,與煙氣混合后進入到SCR反應器中,煙氣溫度在240℃左右,廢氣中的NOX通過選擇性催化還原法去除,然后通過袋式除塵器將P2O5 粉塵去除。凈化后的氣體經過煙囪排放。此系統的主要技術指標如下:
1.設計處理風量:600Nm3/h
2.氮氧化物初始含量:3000mg/m3
3.煙氣初始溫度:260℃
4.排放氮氧化物濃度:240mg/Nm3
5.脫硝效率:>90%
6.NH3逃逸率:<3ppm
具體的系統流程如下圖所示:
后期的系統調試發現,SCR入口的氮氧化物濃度保持在1100-1300ppm左右,經脫硝處理后,濃度降低至60-80ppm左右,此時脫硝效率保持在95%,SCR反應溫度在240-260℃,系統的壓損為500-800Pa。系統取得了預期的處理效果。
3、醫藥企業NOx尾氣處理系統
圖中NOX尾氣處理系統是為某醫藥公司設計制造的。該公司有兩條氧化制草酸生產線,生產過程中會產生氮氧化物氣體污染物。來自工藝尾氣(8000Nm3/h,30℃)經與SCR反應器排凈煙氣換熱后,升溫約90℃進入電加熱器再一次升溫到180℃,進入SCR催化反應器。在SCR催化反應器中被選擇性還原為N2和H2O,反應后氣體與原廢氣進行換熱后,通過煙囪排放到大氣。
技術參數:
1)設計處理風量:8400 Nm3/h;
2)氮氧化物初始含量:一條800-2000mg/Nm3;
3)煙氣初始溫度:25-30℃;
4)排放氮氧化物濃度:≤240 mg/Nm3;
5)氣體加熱溫度控制范圍:180-190℃;
6)脫硝效率:≥88%;
7)NH3逃逸率:<5ppm。
4、廣州鋼鐵廠自備電站85t/h、142t/h鍋爐氮氧化物凈化系統
廣州鋼鐵股份有限公司自備電站擁有燃煤鍋爐2臺,合為1根煙囪排放煙氣,其中1臺鍋爐蒸發量為142t/h,該鍋爐為煤和高爐煤氣混燒(燃50%以上高爐煤氣),配有32MW汽輪發電機組。另外1臺鍋爐蒸發量為85t/h,為粉煤鍋爐同時摻燒30%以下高爐煤氣,配有11MW汽輪發電機組。煙氣處理配套建有半干法循環流化床脫硫和布袋除塵設施,氮氧化物排放濃度約700 mg/Nm3。該項目采用SNCR+SCR 脫硝工藝,尾氣排放符合設計要求,項目通過廣州市環境監測中心站的監測驗收。
項目主要技術指標:
1.采用SNCR+低溫SCR工藝,使用氨水作為脫硝還原劑
2.煙氣脫硝裝置的控制系統使用PLC系統工程單獨控制
3.煙氣脫硝效率≥60%
4.NH3逃逸量<5ppm
5.脫硝裝置可用率不小于95%,服務壽命為30年
項目采用SNCR+低溫SCR工藝流程圖如下:
5、輥道窯尾氣NOx 處理工程
為貫徹落實國家關于“十二五”期間對氮氧化物減排指標約束性的要求,某催化劑公司積極實施輥道窯尾氣脫硝治理工作,選用了國內領先擁有自主知識產權的現代低溫脫硝技術對其所屬輥道窯在生產過程中產生的NOx等尾氣進行凈化處理。輥道窯出口110℃廢氣經過電加熱器加熱至200℃,進入SCR反應器中,廢氣中的NOx通過低溫SCR催化劑去除。
該系統脫硝效率超過90%,其系統的工程造價和運行成本遠低于中高溫SCR催化脫硝技術。此項目的主要技術指標如下:
1.設計處理風量:6318 Nm3/h(單線,實際廢氣量)
2.氮氧化物初始含量:1500mg/Nm3
3.煙氣初始溫度:110℃;
4.排放氮氧化物濃度:≤100mg/Nm3
5.NOx 排放速率:<0.77kg/h (15m 煙囪計)
6.脫硝效率:≥90%
7.NH3 排放速率:<4.9kg/h (15m 煙囪計)
8.脫硝裝置可用率不小于98%,服務壽命為20 年
9.采用25%氨水作為脫硝還原劑
此項目是公司EPC總包工程,脫硝系統的工程現場如圖所示:
煙氣處理前后排放狀況對比:
6、山東某化工重油提取裝置煙氣脫硝脫硫除塵處理工程
技術參數:
煙氣處理量:100000Nm3/h
SCR 處理溫度:220℃
NOx處理前濃度:350mg/Nm3 處理后濃度:100mg/Nm3
十二、技術支持與服務
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