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          生物質脫硝技術
          2019-02-26 15:39:00 admin 416

          全負荷無氨生物脫硝技術

          適用于各種大中小型鍋爐脫硝

          一 技術背景

              針對鍋爐在低負荷運行時,普遍存在的SNCR/SCR脫硝系統因入口煙溫過低,難以達到NOX≤50mg/Nm3超低排放標準的難題,山東奧能電力科技有限公司組織業內專家和工程技術人員,借鑒吸收石油化工行業應用新型生物非催化還原劑的成功經驗,多方論證實驗,悉心研究出新型生物非催化還原( BSNCR)脫硝技術,先后在30余臺小型鍋爐成功運行。

              通過理論計算和在小型機組鍋爐成功試用,證明新型 BSNCR脫硝技術具有全負荷脫硝功能,脫硝范圍優于SNCR/SCR脫硝技術,能夠滿足機組全負荷狀態下NOX0mg/Nm3以上任意超低排放標準的要求。

          二 技術優勢及特點

          1.無氨運行,徹底解決液氨的運輸、儲存、使用安全問題

               2 .全負荷脫硝運行,不需進行提高低負荷入口煙溫改造

               3. 徹底杜絕氨逃逸及其不良影響

               4.系統設備體積小,空間適應性強

               5.脫硝還原劑性質穩定

               6.具備脫除部分S02的有利副反應

               7.系統阻力小,減少了引風機的工作電流及運行費用

               8.無需再加裝催化劑

               9.脫硝效率高,新型BSNCR脫硝效率均可穩定在90%以上

          三 與傳統脫硝技術對比

          四 反應機理

          新型生物鈣基非催化選擇還原脫硝工藝,是山東奧能電力科技有限公司組織業內科研院校合作研究的一項新型脫硝技術,在鍋爐內600~1000℃的溫度區間內噴入新型生物鈣基還原劑,能在0.1~0.2S內高溫分解成多種高還原性自由基團,與NOX優先反應,將NOX還原成N2和H2O。NOX電負性最高,然后是O2,其他不反應。正常運行時,脫硝效率可達90%以上,并可脫除部分SO2,以減輕后續脫硫系統的負荷。

          第一步,原料高溫裂解生成有效基團:

              生物鈣主要成分:乙酸鈣Ca(COOCH2CH3)2,丙酸鈣Ca(COOCH2CH2CH3)2,丙烯酸乙酯CH3COOCH=CH2CH3,草酸鈣Ca(COO)2。

              生物鈣混合物中,鈣的高溫活性很好,在650℃以上既能快速解離出來形成游離態鈣離子,同時形成游離態有機酸根自由基團,然后游離態鈣離子具有很強的催化作用,能夠把長碳鏈有機物,在650~1000℃高溫下裂解生成單碳或雙碳的游離態有效基團。反應式如下:

          Ca(COOCH2CH2CH3)2 = Ca2++2COOCH2CH2CH3-

          Ca(COOCH2CH3)2 = Ca2++2COOCH2CH3-

          (CaOOCCOO)n = nCa2++nOOCCOO2-

          2COOCH2CH3- Ca2+ (-CH3)+3(-CH2-)+2OCO-+(-H)

          2COOCH2CH2CH3- Ca2+ (-CH3)+5(-CH2-)+2OCO-+(-H)

          CH3COOCH=CH2CH3Ca2+(-CH3)+(-CH2-)+C2H2+(-COOH)+(-H)

          OOCCOO2- Ca2+ 2OCO-

          綜合反應式:

                   CaTN-Ca+(-CH3)+(-CH2)+(-C2H)+(-H)+HOCO+HCCO+NCO+H2O…

          第二步,有效基團分別同NOX反應在600~1000℃下反應,當溫度在650℃以下時有效基團活性減弱:

          (-CH2-)+2(-CH3)+10NO=5N2+4H2O+3CO2

          2(-CH2-)+6NO=3N2+2H2O+2CO2

          2(-C2H2-)+10NO=5N2+2H2O+4CO2

          4(-H)+2NO=N2+H2O

          4(-HCCO-)+18NO=9N2+2H2O+8CO2

          4(-COOH)+10NO=5N2+2H2O+4CO2

          Ca2++2OCO-+2(-H)+SO2=CaSO3+2CO2+H2O

          2Ca2++4HOCO-+2SO2+2NO=N2+2CaSO4+4CO2+2H2O

          新型還原劑溶液儲存在還原劑儲罐中,根據鍋爐負荷、NOX濃度和水平煙道中的溫度,由控制系統通過輸送泵、計量裝置輸送至兩級噴射系統,同低壓蒸汽混合,以霧化狀態均勻噴入煙道中,與煙氣接觸后,在0.1~0.2S內完成還原反應,脫除NOX,生成N2、CO2、CaSO4,CaSO4隨煙氣進入除塵器脫除。

          在50 %以上常規負荷時,高溫區的煙氣溫度約在900~1030℃,低溫區的煙氣溫度約在800~980℃,由控制系統通過輸送泵、計量裝置精準分配還原劑至兩級噴射系統,完成NOX的達標排放。

          在20%以上超低負荷時,高溫區的煙氣溫度約在730~900℃,低溫區的煙氣溫度約在630~800℃,考慮到反應時間,高溫區更為適宜,控制系統將通過計量裝置、調節閥分配更多的還原劑進入高溫區,完成NOX的達標排放,實現全負荷脫硝。

          五 工藝流程

               本工藝首先在鍋爐爐膛或水平煙道選擇適合生物還原劑反應的溫度區間,布置多個專用噴射裝置,實現脫硝反應在爐膛或煙道內的無隙覆蓋。制備好的生物鈣基還原劑,通過儲罐經輸送泵送至計量分配模塊,再精確分配到毎個噴射裝置,然后噴入鍋爐爐膛或水平煙道,在650~1000℃左右高溫下發生裂解反應,分解后的還原劑與煙氣中NOX發生還原反應,實現NOX的超低排放。

          新型生物鈣基脫硝工藝的創新

          1.全負荷負荷脫硝技術的創新

          新型BSNCR滿足機組超低負荷脫硝要求,替代原有SNCR/SCR脫硝系統,解決其存在的氨逃逸、耗能高、氣阻大等問題,創建“靈活性改造”全負荷無氨脫硝的有效途徑。

          2 .新型生物還原劑的創新

              新型生物還原劑脫硝效率高,兩級脫硝系統無需額外催化劑,效率便可達到90%以上,能夠滿足全負荷狀態下NOX的超低排放要求。

          3 .脫硝兼顧脫硫的創新

              在有效解決低負荷脫硝難題的同時,提高低負荷運行的脫硝能力,同時發揮以全負荷脫硝兼顧脫硫的雙重功能,SO2脫除率可達5%左右,可減輕后續脫硫系統的負擔。

          4 .新型無氨還原流程的創新

              在爐膛或水平煙道的適宜溫區位置安裝多級專用噴射裝置,擴大反應區間,提高工藝穩定性,避免超低負荷時溫度過低對脫硝效率的影響。

          七 新型生物還原劑的物性

              生物鈣主要物性:

                 熔   點:-15~-18℃

                 沸   點:150~300℃

                 密   度:1.06~1.19kg/m3

                 濃    度:75%~80%(質量比)

                 運動粘度( 20℃): 3.8 ~8.6 mm2/s

          八 專利證書