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高分子脱硝设备————湖南亦辉环保设备有限公司

高分子脱硝设备————湖南亦辉环保设备有限公司 湖南亦辉环保设备有限公司
2020-03-03
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导读:本系统由山东大学朱维群教授发明

1、保证无故障运行时间:10个月,正常使用年限10年。

设备系统标准功能描述:

确定的工艺流程如下:

输送机→固态高分子储料仓→喂料机→高压输送器→输送管道→喷射器→

炉膛侧壁开口→喷入炉膛;

固态高分子的脱硝工艺是采用粉体气相自动输送系统,在炉体烟气出口处及炉膛高温区选择几处合适位置打孔将高分子脱硝剂喷入,每台炉喷入口从炉膛两侧进入,其目的是为了使脱硝剂在进入炉膛后,均匀的与燃料和床料混合。在合适反应温度区将NOx还原成N2和H2O。

本系统由山东大学朱维群教授发明,主要设备有15KW罗茨风机,高压输送器,料仓等组成。脱硝效率高,运行无异味,无二次污染,维护方便,占地面积小,设计寿命长(10年)等特性。

注:该表应详细描述拟供货物的基本特征、功能、性能参数、功率、消耗、基本工艺、专用技术或专利技术、设计寿命、确保的首次故障运行时间及其它投标人认为需/可介绍的资料,必要时应附图纸说明。

2、设备功能描述:

高分子脱硝剂(QuadriDeNOx)是一种高分子活性组合物质,通过气力混合然后输送到锅炉炉膛中,在700℃以上被激活、气化,瞬间与NOx发生化学反应,还原成N2和H2O。这样,从源头遏制了NOx的形成,达到脱硝的目的,其总反应方程式为:

CnHmNs(QuadriDeNOx高分子脱硝剂)+NOxCO2+N2+H2O

2、固态高分子还原剂介绍

固态高分子还原剂(QuadriDeNOx)是一种以高效还原活性的功能高分子材料为主要组成成份的固态粉末混合物。其中含有的主要组份有:功能高分子还原材料(CnHmNs)、乳化剂、分散剂、缓释剂和渗透剂,以及由氧、镁、铝、硅、硫、钙、钡、锰和稀土元素等化合物组成的催化剂及其助剂。借助稀土元素增加催化剂的活性,催化剂借助介孔结构的复合载体强化加氢还原活性完成加氢脱硝过程,降低煤炭燃烧后的废气中的有害气体NOx的排放量。

3高分子脱硝系统设计说明

1.高分子活性物脱硝工艺概述

该技术是采用粉体输送设备将高分子活性物脱硝剂喷入炉膛或者烟道温度在800℃-1000℃的区域,被高温激活气化后,与烟气中的NOx化学反应,还原成N2/H2O和硝酸盐颗粒物。同时可根据企业要求排放指标,来调整试剂用量,达到脱硫脱硝的目的。

其中脱硝部分化学反应方程式为:

   CO(NH2)2+2NO2N+CO2+2H2O

   CO(NH2)2+H2O2NH3+CO2

   4NO+4NH3+O24N2+6H2O

   2NO+4NH2+2O23N2+6H2O

   6NO2+8NH3 7N2+12H2O


1.2 高分子脱硝技术燃气锅炉上的应用方案:

燃煤锅炉脱硝设备,使NOx排降到100 mg/m3以下。通过了解该锅炉炉型及现场情况,我们在锅炉侧壁两侧分别均匀布置3-4个直径40的孔,温度区间不低于800,在此位置将脱硝剂喷入锅炉内,使脱硝剂与高温烟气进行充分反应,将NOX还原成N2。脱硝设备可根据现场空间情况灵活布置,脱硝剂由采用气力输送的方式输送到脱硝暂存料仓内。

脱硝设备及脱硝剂要求布置在室内。房屋的搭建由业主负责。

1.3 产品优势:

1、投资少:该项技术所需设备投资比SCR少。

2体积小:占地面积在4.5m2左右。房屋可建25平方米。

3、施工期短:设备高度集成,现场只需连接响应的输送管道及布置喷枪。

4、运行成本低:脱硝料剂运行成本约在20元/吨煤左右。

5、效果好:能瞬间将NOX排放浓度降至国家最新烟气排放标准之内。

6、无二次污染:高分子脱硝是炉内还原法,将NOx还原成N2,因此,没有二次污染。

7、氨逃逸低:由于脱硝剂充分反应,因此,氨逃逸很低(远低于SCR),不会对尾部受热面造成腐蚀现象。

8自动化程度高:操作简单,劳动强度低,工人通过简单培训即可上岗操作。

2、性能保证

   项目设计烟气中NOx排放浓度按≤  100  mg/m3标准,完全合符国家和地方环保部门的要求。

2.1、脱硝效率保证

性能考核试验时,在锅炉正常负荷范围内(50%—100%)炉膛内燃烧温度条件满足800℃-950℃的工况条件下,正常运行达到用户所在地环保部门要求,脱硝装置出口NOX排放浓度≤ 100  mg/m3

2.2、脱硝装置可用率

我方在脱硝装置正式移交后一年中,整套装置的可用率在最终验收前不小于 98 %,保证脱硝装置安全运行。


4、高分子活性物脱硝系统描述

高分子活性物脱硝系统主要设备都模块化运行设计,主要包括输送系统,PLC自控系统。

4.1输送系统

输送系统是我公司为高分子活性物脱硝剂配置的专用设备,本设备采用目前最先进的气体动力学理论进行优化设计,能实现固气两相流的持续稳定输送,并以优质的SS304不锈钢作为母材;能经受干法活性分子的长期腐蚀;总体采用CAD模拟设计并精密加工。并将在多个厂家长期运行的宝贵经验反馈到该设备上,使得本产品具有长期运行的可靠性及稳定性。其中多项部件拥有专利性技术,并拥有专利证书。

 


输送系统主要由罗茨风机、高分子活性物脱硝剂料仓、特制卸料器(含配套变频减速装置、管道和喷枪组成。

4.2 PLC控制系统

4.2.1技术要求

我公司负责脱硝系统范围内仪表控制系统的系统设计及安装设计,并负责范围内的仪表、控制设备、材料与备品备件供货,以提供满足全厂控制系统要求的接口软、硬件和相应的配合工作。

5、脱硝系统组成

5.1.  系统组成

炉内喷射脱硝设施,首先设置储料仓,存放的固态高分子颗粒,在储料仓下方安装喂料机,固态高分子粉经料仓进入到喂料机,高分子还原剂从喂料机后再经高压输送器后分成两路,分别送往两个分配器。每个分配器均设置了3-4个喷枪,喷枪:采用专为脱硝专用设计,而后固态高分子颗粒在高压输送器的风力推动下,经由喷射器以及加装在锅炉前部的分配器和喷嘴喷射到炉膛内与NOX反应吸收,实现脱硝的目的。

设备组成:炉内喷射系统主要由喂料机、高压输送器、分配器、喷射喷嘴、主料管、配支管以及管道阀门组成。

输送供给系统

(1)每锅炉各设一套输送供给系统。

(2)高分子还原剂输送采用喂料器,由变频器调节控制。

(3)输送用高压输送器设备。

还原剂喷射系统

(1) 还原剂喷射系统的设计能适应锅炉50%~110%BMCR之间的任何负荷持续安全运行,并能适应锅炉的负荷变化和锅炉启停次数的要求。

(2) 脱硝装置能够在NOx排放浓度为最小值和最大值之间任何点运行。

(3) 喷射系统尽量考虑利用现有锅炉平台进行安装和维修。

(4) 采每台锅炉共布置3-4套喷枪。喷枪根据需要可设置外套管。

 喷枪分配装置

喷枪是QUADRIDENOX系统的关键设备,喷枪的材质、设计对脱硝系统的效率和喷枪的寿命有很大的影响。针对本锅炉要求的效率,设计最适合的喷枪。

 

6、脱硝工艺原理

1)固态高分子QuadriDeNOx脱硝工艺化学反应原理

SCR技术的催化剂费用通常占到SCR系统初始投资的40%左右,其运行成本很大程度上受催化剂寿命的影响,选择性非催化还原法脱硝技术应运而生。选择性非催化还原法(Selective Non-Catalytic Reduction,SNCR)技术是一种不用催化剂,在850℃~1100℃范围内还原NOx的方法,还原剂常用氨或尿素,最初由美国的Exxon公司发明并于1974在日本成功投入工业应用,后经美国Fuel Tech公司推广,目前美国是世界上应用实例最多的国家。

该方法是把含有NHx基的还原剂喷入炉膛温度为850℃~1100℃的区域后,迅速热分解成NH3和其它副产物,随后NH3与烟气中的NOx进行SNCR反应而生成N2。其反应方程式主要为:

4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O

4NH3+2NO+2O2→3N2+6H2O

8NH3+6NO2→7N2+12H2O

而采用尿素作为还原剂还原NOx的主要化学反应为:

(NH22CO→2NH2+CO

NH2+NO→N2+H2O

CO+NO→N2+CO2

SNCR还原NO的反应对于温度条件非常敏感,炉膛上喷入点的选择,也就是所谓的温度窗口的选择,是SNCR还原NO效率高低的关键。一般认为理想的温度范围为850℃~1100℃,并随反应器类型的变化而有所不同。当反应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不够充分,从而造成NO的还原率较低,同时未参与反应的NH3增加也会造成氨气的逃逸,遇到SO2会产生NH4HSO4和(NH42SO4,易造成空气预热器堵塞,并有腐蚀的危险。而当反应温度高于温度窗口时,NH3的氧化反应开始起主导作用:

4NH3+5O2→4NO+6H2O

从而,NH3的作用成为氧化并生成NO,而不是还原NO为N2。如何选取合适的温度条件同时兼顾减少还原剂的泄漏成为SNCR技术成功应用的关键。

固态高分子(QuadriDeNOx)脱硝工艺的基本形式上类似于传统的SNCR方式。但是在脱硝机理上有很大的不同,它具有以下四效联合脱硝的功能:

(1) 吸附  (2)SNCR  (3)SCR (4)Non-SCR

高分子脱硝剂(QuadriDeNOx)是一种高分子活性组合物质,通过气力混合然后输送到锅炉炉膛中,在700℃以上被激活、气化,瞬间与NOx发生化学反应,还原成N2和H2O。这样,从源头遏制了NOx的形成,达到脱硝的目的,其总反应方程式为:

CnHmNs(QuadriDeNOx高分子脱硝剂)+NOxCO2+N2+H2O

2)固态高分子还原剂介绍

固态高分子还原剂(QuadriDeNOx)是一种以高效还原活性的功能高分子材料为主要组成成份的固态粉末混合物。其中含有的主要组份有:功能高分子还原材料(CnHmNs)、乳化剂、分散剂、缓释剂和渗透剂,以及由氧、镁、铝、硅、硫、钙、钡、锰和稀土元素等化合物组成的催化剂及其助剂。借助稀土元素增加催化剂的活性,催化剂借助介孔结构的复合载体强化加氢还原活性完成加氢脱硝过程,降低煤炭燃烧后的废气中的有害气体NOx的排放量。

 

7、工艺对比


 

项目 SCR技术 SNCR技术 SNCR/SCR技术 高分子脱硝技术
投资 较低 中高
反应剂 NH3或尿素热解 氨水或尿素 NH3或尿素 固体高分子颗粒
催化剂 V2O5-WO3/TiO2更换催化剂时间 不使用催化剂 少量催化剂V2O5-WO3/TiO2更换催化剂时间3-4年,催化剂费用高 不使用催化剂
脱硝效率 70-80% 30-60% 50-80% 0.85
反应剂喷射位置 SCR反应器入口烟道 炉膛内喷射 炉膛内喷射 炉膛内喷射
SO2/SO3氧化 SO3浓度的增加与催化剂体积成正比,SO2氧化率最高 不会导致SO2氧化 SO2氧化低 反应不受SO2影响
NH3逃逸 3-5ppm 10-15ppm 5-10ppm 1-3ppm
对空气预热器影响 NH3与SO3易形成硫酸氢胺,需对空预器进行防腐防堵改造 SO3浓度低,造成堵塞或腐蚀的几率低 造成堵塞或腐蚀几率比SCR低 逃逸率低,对锅炉几乎无影响
燃料及其变化的影响 燃料显著的影响运行费用,使催化剂失活和磨损 燃料显著的影响运行效率 燃料影响运行费用,使催化剂失活和模式,催化剂较少,更换催化剂的总成本较SCR低 几乎不受外界环境影响
最终效果 能达到烟气NOX浓度≤200mg/Nm3环保要求,处理低温烟气达不到 中小型锅炉很难达到烟气NOX浓度≤200mg/Nm3环保要求 中小型锅炉很难达到烟气NOX浓度≤200mg/Nm3环保要求 达到烟气NOX浓度≤200mg/Nm3,符合最新环保要求。经实际工程验证,加大脱硝剂用量能做到实测NOX浓度≤10mg/Nm3
系统压力损失 新增烟道部件及催化剂层造成压力损失 没有压力损失 催化剂用量较SCR小,产生的压力损失较低 没有压力损失
反应温度 最佳温度范围在300℃-450℃之间 最佳温度范围在900℃-1100℃之间 最佳温度范围在900℃-1100℃之间 最佳温度范围在850℃-1000℃之间

8、高分子脱硝业绩表

 

序号 公司名称 锅炉型号 设备名称
1 河南新乡花木酒精厂 1×50T SSCR高分子脱硝 在建
2 辉县市电厂 2#20T生物质锅炉 高分子;SSCR
3 河南奥博纸业 45T锅炉 高分子;SSCR
4 河南新飞建材 15T燃煤链条锅炉 SSCR高分子脱硝
5 义煤集团宜络煤业 1#20T链条锅炉 高分子;SSCR
6 河南东泰科技有限公司 2×20T SSCR高分子脱硝 在建
7 英姿建材有限公司 1#15T 1×LCDMⅡ-280/4/2
8 河南豫联电厂 2#机75T锅炉 高分子;SSCR
9 山东滨海热力有限公司 3×75MW燃煤锅炉 LCDM-240/3/2  高分子脱硝
10 河南神火发电厂 2×60MW火电机组 2×LCDM-145/3/1
11 宁夏美利纸业股份有限公司 3×50MW火电机组 3×LCDM-145/4/2
12 大屯煤电(集团)有限公司 1×50MW火电厂锅炉 LCDM-65/3/1  改造
13 齐鲁石化公司煤代油技术改造 2×40t/h锅炉 2×LCDM-108/3/2高分子脱硝
14 安徽铜陵发电厂 25MW燃煤锅炉 SF-132/3/2 SSCR  高分子硝
15 安徽贵池发电厂 2×25MW燃煤锅炉 2×LCDM-105/3/2SSCR
16 洛阳香江万基铝业有限公司 130T锅炉 SC-80/3/1高分子脱硝


 

 

         

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

 

 

 

 

 

 



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