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余热锅炉SCR尿素热解脱硝的优化研究

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概述:本文主要介绍了了余热锅炉SCR脱硝的工艺流程和特点,具体包括尿素溶液制备储存系统、尿素热解系统、SCR 反应器系统,对余热锅炉SCR脱硝进行优化研究,具体对脱硝厂家运行过程中,部分电厂尿素热解炉底部和尾管处有尿素结晶的主要原因进行分析。

随着环保要求的日益严苛,以天然气为燃料的燃气一蒸汽联合循环发电机组的NOX排放浓度标准进一步提高,目前绝大部分的燃气轮机脱硝仍需采用SCR脱硝技术。

一、余热锅炉SCR脱硝工艺流程

燃气电厂余热锅炉SCR脱硝工艺系统主要包括尿素溶液制备储存系统、尿素热解炉和SCR反应器系统等。燃气电厂余热锅炉SCR脱硝工艺系统如图1所示。

1燃气电厂余热锅炉SCR脱硝工艺系统图

1、尿素溶液制存系统

袋装的干尿素通过尿素上料系统进人尿素溶解罐,制备成50%尿素溶液,尿素溶解罐中的50%尿素溶液通过尿素溶液输送泵输送至尿素溶液储罐。 50%尿素溶液的结晶温度为18 ℃,所以在尿素溶液制备、运输和储存过程中需要蒸汽伴热防止尿素溶液结晶。

2、尿素热解系统

尿素热解炉包括计量分配模块和尿素热解炉等。计量与分配模块根据NOX控制的要求,自动控制并分配给雾化喷枪,然后喷人尿素热解炉,同时稀释空气或烟气经电加热器加热后进人热解炉。由控制系统控制热解炉内达到尿素热解所要求的温度。雾化后的尿素液滴在热解炉内分解,生成NH3、H20 和C02,分解后的氨由稀释空气或烟气稀释到低于 5%氨浓度的混合气体送到喷氨格栅再进人脱硝系统。热解炉本体通常为“L"形,热解炉内分解温度为

350一650 ℃,压力根据实际情况确定。

3、SCR反应器系统

SCR反应器合适的温度窗口在300、420 ℃ 范围内,余热锅炉SCR反应器根据该温度窗口在锅炉本体烟道中布置。热解氨通过喷氨格栅喷人锅炉本体烟道,与NOX在反应器内,在催化剂的作用下反应生成无污染的N2和H20。

尿素热解炉

二、余热锅炉SCR尿素热解脱硝的优化研究

脱硝运行过程中,部分电厂尿素热解炉底部和尾管处有尿素结晶,分析主要有以下原因。

1、热解炉内部流场设计问题。热解炉内温度越高,尿素热解越彻底,如果热解炉内温度低于350 ℃,尿素热解不完全则可能产生三聚氰酸、三聚氰胺和缩二脲等中间聚合物并沉积形成结晶。热解炉结构设计不合理,一方面,热解炉内流场分布不均匀,容易导致热解炉内局部温度低形成尿素结晶;另一方面,喷枪雾化的尿素溶液在尿素热解炉内停留时间短,部分未热解的尿素容易在尾管形成尿素结晶。

2、尿素溶液雾化效果差。尿素溶液雾化效果不好,特别容易导致尿素结晶的形成。导致尿素溶液雾化效果不好的原因主要有尿素喷枪设计不合理,尿素溶解水或压缩空气内含杂质导致喷枪喷嘴堵塞等最终导致尿素溶液得不到雾化,热解不完全导致尿素结晶。

尿素热解炉

针对以上问题,需根据实际情况针对性地选择喷枪,在喷枪运行过程中注意调整尿素溶液和压缩空气的压力接近设计值,保证喷枪的雾化效果,尿素溶解用水选择除盐水并合理选择过滤器,雾化效果空气尽量选择仪用压缩空气。合理的尿素热解炉结构是保证尿素溶液热解完全的根本。

 

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