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1、BO-SNCR脱硝技术介绍2014年8月20地址：山东淄博人民西路175号晶城大厦三楼 手机:18678115990电话：05332263003 邮箱:18678115990传真：05333591622 宫目 录一、简述1二、脱硝的必要性1三、烟气脱硝技术介绍31、氮氧化物的生成途径32、SNCR 选择性非催化还原技术4、工艺原理4、工艺流程简图5、工艺特点及存在问题63、SCR 选择性催化还原技术7、工艺原理7、工艺流程简图8、工艺特点及存在问题84、BO-SNCR 炉外选择性非催化还原技术8、工艺简介及原理8、BO-SNCR工艺流程示意图9、BO-SNCR工艺流程说明10、BO-SNCR工
2、艺特点10四、烟气脱硝技术性能对比11五、不同技术物料消耗及费用计算121、SNCR工艺12、以氨作为还原剂：12、以尿素作为还原剂13、以氨水作为还原剂142、SCR工艺143、BO-SNCR工艺154、SNCR、SCR、BO-SNCR 脱硝物料消耗对比15、物料消耗表15、各技术不同还原剂费用表16、实际操作费用说明17六、BO-SNCR工艺主要设备一览表18七、BO-SNCR技术投资估算191、投资费用估算表192、投资说明20一、简述BO-SNCR (Boiler out SNCR)脱硝技术，是一种炉外烟气脱硝技术，该技术由美国康明斯发电机组公司最早提出，于1993年成功安装于加州爱迪
3、生电厂，使用至今，集累了20多年的实际运行经验。BO-SNCR基于SNCR的基本原理，是一种高效，经济的炉外烟气脱硝技术，不使用催化剂，温度窗口较SNCR宽泛，更容易控制。BO-SNCR对氮氧化物的脱除率大大高于现有的传统SNCR技术，甚至超过SCR技术，可以达到92%以上。BO-SNCR装置的投资远小于SCR装置，略高于SNCR装置，安装的灵活性更高。二、脱硝的必要性大气中NOx污染物来源于两个方面：一是自然源，二是人为源。自然源产生的NOx数量比较稳定，且相对平衡，变化大的是人为源。 人为源的NOx由人类的活动产生并排放进入大气。产生NOx的人类活动主要有：（1）化石燃料燃烧过程产生的NO
4、x，特别是燃煤过程。（2）生产产品过程中产生的NOx，如硝酸产生、冶炼等过程。 （3）处理废物过程产生的NOx，如垃圾和污泥的焚烧等。实际上，人为排放的NOx绝大部分源于化石燃料的燃烧过程，并呈现增长的趋势。据研究资料介绍，NO能使人中枢神经麻痹并导致窒息死亡，NO2会造成哮喘和肺气肿，破坏人的心、肺、肝、肾及造血组织的功能丧失，其毒性比NO更强。无论是NO、NO2或N2O4还是N2O，在空气中的最高允许浓度均为5mg/m3（以NO2计）。目前，全世界的三大环境问题是： （1）温室效应，其原因主要是CO2、CH4、N2O。（2）酸性降水（酸雨）：其根原因主要是SO2、NOx。（3）臭氧层破坏：
5、其原因主要是：CCIF、NOx。 在造成上述大气环境问题的污染物中，NOx均在其中。因此，NOx既是硝酸型酸雨的基础，又是形成光化学烟雾、破坏臭氧层的主要物质之一，其温室效应的能力是CO2的200300倍。NOx具有很强的毒性，对人体、环境、生态的危害，以及对社会经济的破坏都很大。 我国在十二五期间要求对大气污染物排放进行全面控制，特别是燃煤发电、冶金、非金属材料生产等行业，要求企业加强对污染物数据的自动监控，加大资金投入力度，安装烟气污染物自动监测系统，更新升级污染物监控数据设备，提高监测数据的准确性和监测设备的长期稳定运行周期。在电力行业，加大节能减排检查力度的同时，督促企业提高节能减排设
6、备的投入率。新的火电厂大气污染物排放标准于2012年1月1日起正式开始实施；在十二五期间，落实好现有机组的执行新标准情况，重点抓好发电机组脱硝工作，用2年半的时间完成所有300MW以上无脱硝装置的发电机组脱硝改造。 2012年所有新建机组及京、津、沪、长三角、珠三角地区开始执行新标准；2013年具体实施地区为全国优秀旅游城市及重点城市；2015年具体实施地区为全国所有地级市；2016年全国范围内全面实行新标准新的火电厂大气污染物排放标准制定的排放浓度限值是世界最严的排放标准。具体针对火力发电行业而言，到2014年，二氧化硫浓度的排放限值要达到200mg/Nm3以下，烟尘的排放浓度要达到30mg
7、/Nm3以下，氮氧化物的排放浓度要达到100mg/Nm3以下。实际上，各地环保部门对其它有氮氧化物排放企业的要求也已经按照此标准执行。三、烟气脱硝技术介绍1、 氮氧化物的生成途径在燃烧过程中,NOx生成的途径有3条:一是空气中氮在高温下氧化产生, 称为热力型NOx;二是由于燃料挥发物中碳氢化合物高温分解生成的CH自由基和空气中氮气反应生成HCN和N,再进一步与氧气作用以极快的速度生成NOx,称为快速型NOx;三是燃料中含氮化合物在燃烧中氧化生成的NOx,称为燃料型NOx。目前常用的烟气脱硝技术主要有两大类，一类是炉内燃烧过程脱硝，一类是烟气脱硝。第一类主要有低氮燃烧、空气分级燃烧（OFA）、燃
8、料分级燃烧（再燃烧）等，烟气脱硝技术主要有SCR、SNCR等。目前国内烟气脱硝常用的有SCR、SNCR两种。以下就烟气脱硝技术进行叙述和讨论。2、SNCR 选择性非催化还原技术、工艺原理SNCR工艺原理是将还原剂氨水或尿素溶液，经过稀释后通过雾化喷射系统直接喷入锅炉合适温度区域（850-1050），也称为温度窗口，还原剂与烟气中的氮氧化物发生如下反应：氨为还原剂：在有氧的条件下： 4NH3 + 4NO + O2 4N2 + 6H2O 4NH3 + 2NO2 + O2 3N2 + 6H2O 无氧或缺氧下： 8NH3 + 6NO2 7N2 + 12H2O尿素为还原剂：尿素水解：(NH4)2CO +
9、 (n+1)H2O 2NH3 + CO2 + nH2O 4NH3+4NO+O2 4N2+6H2O 4NH3+2NO2+O2 3N2+6H2O 尿素与NOx也可直接发生如下还原反应：CO(NH2)2 + NO2 + NO = CO2 + 4N2 + 2H2O该方法的特点是，设备简单，运行费用较SCR低。但该技术对反应温度非常敏感，存在反应温度窗口 布置位置受到限制。当反应区温度过低时，大量还原剂来不及反应，从而降低脱硝效率，同时增加还原剂氨的逃逸量。当反应区温度过高时，氨会直接被氧化，发生如下反应：4NH3+5O2 4NO+ 6H2O特别是当温度高于1100时，NH3 的氧化反应速度超过还原反应
10、速度，从而造成NO 排放浓度高于基准排放浓度。SNCR方法对氮氧化物实际脱除率不超过50%，且NH3 逃逸量大。、工艺流程简图、工艺特点及存在问题、系统简单：不需要改变现有锅炉的设备设置，而只需在现有的燃煤锅炉的基础上增加氨或尿素储槽，氨或尿素喷射装置及其喷射口即可；、系统投资小：对发电锅炉来说，采用SCR技术的投资大约40美元/kW60美元/kW，SNCR技术由于系统简单以及运行中不需要昂贵的催化剂而只需要廉价的尿素或液氨，所以SNCR大约5美元/kW10美元/kW的造价显然更适合我国国情；、阻力小：对锅炉的正常运行影响较小；、系统占地面积小：需要的较小的氨或尿素储槽，可放置于锅炉钢架之上而
11、不需要额外的占地预算。、SNCR 工艺中，存在如下问题：含水份80%的氨液体或尿素溶液在常温通过高压蒸气或压缩空气直接喷入温度反应区内雾化与烟气接触脱硝。在该过程中，常温的雾化氨液体或尿素溶液在高温反应区直接与高温烟气进行热交换，会造成高温反应区内骤然大幅降温，影响工况，而且高温反应区内各区域的温度不均匀，从而导致脱硝效率低下，目前一般的脱硝效率仅为30-50%，而且系统在900时的脱硝效果几乎为零，同时还影响炉内燃烧效率。3、SCR 选择性催化还原技术、工艺原理该工艺基本原理是把符合要求的氨气喷入到烟道中，与烟气充分混合后进入反应塔，在塔内预填的催化剂作用下，并在有氧气的条件下，氨气选择性地
12、与烟气中的NOx（主要是NO、NO2）发生化学反应，生成无害的氮气（N2）和水（H2O）。主要反应化学方程式为:4NO 4NH3 O2 4N2 6H2O 6NO2 8NH3 O2 7N2 12H2O 选择性反应意味着不发生NH3与SO2的反应，但在催化剂的作用下，烟气中的少量SO2 会被氧化成SO3，其氧化程度通常用SO2/SO3转化率表示。在有水的条件下，SCR中未反应的的氨与烟气中的SO3 反应生成硫酸氢铵(NH4HSO4)与硫酸铵(NH4)2SO4等一些对反应有害的物质。SCR工艺可分为高温（345590）、中温（260450）和低温工艺（150280）。SCR装置的运行成本在很大程度上
13、取决于催化剂的寿命，其使用寿命又取决于催化剂活性的衰减速度。SCR反应塔中的催化剂在运行一段时间后，其表面活性都会有所降低，主要存在物理失活和化学失活两种类型。催化剂物理失活主要是指高温烧结、磨损和固体颗粒沉积堵塞而引起催化剂活性破坏；典型的SCR催化剂化学失活主要是碱金属（如Na、K、Ca 等）和重金属（如As、Pt、Pb 等）引起的催化剂中毒。、工艺流程简图（略）SCR装置的主要组成部分包括一个装催化剂的反应器，一个氨储罐和一个还原剂注入系统，使用较多的还原剂是尿素和液氨。多数企业考虑安全问题，一般选择尿素作为还原剂。、工艺特点及存在问题优点是二次污染小，净化效率高，技术相对成熟,自动化程
14、度高，操作简单。缺点是设备投资过高；特别是需要使用昂贵的脱硝专用催化剂，而催化剂容易失活，催化剂更换造成运行成本不断攀升；关键技术难度大；还原剂用量与其他方式相比，基本无差异；为保证维持合适反应温度，还需增加蒸汽消耗，从而大大提高运行成本。4、BO-SNCR 炉外选择性非催化还原技术 、工艺简介及原理该技术由美国最早提出并成功应用，与SNCR方法相似，差别主要为温度窗口的选择和还原剂的活化速率。该技术的反应机理与SNCR大致相同，其不同之处在于还原剂首先在活化剂作用下，形成活化程度更强的自由基，通过自由基与NOx的反应，来脱除烟气中的氮氧化物。该技术不使用昂贵且需频繁更换的催化剂，属于选择性非
15、催化还原法。主要利用三聚氰氨作为还原剂，同时在烟气中注入少量活化剂(助剂），使烟气反应温度在一定时间内保持700以上，即可满足氮氧化物还原反应的需要。、BO-SNCR工艺流程示意图、BO-SNCR工艺流程说明、烟气流程来自炉膛的高温烟气，经过高温蒸汽过热器后，温度下降至700以上，然后通过转弯气室，进入低温过热器进一步释放热量，最后经省煤器、空气预热器后，进入除尘、脱硫系统。、还原剂（尿素）配置还原剂尿素首先进入溶解槽，被溶解为一定浓度的尿素水溶液，并经过换热装置加热到一定温度后，通过加压，喷入烟道反应室。、助剂配置所用助剂主要作用为加速提高还原剂的活性，助剂在搅拌釜内进行充分混合后，通过加压
16、输送、均分模块喷入烟道反应室。、DCS系统，通过接受来自入口烟气中的氮氧化物含量、温度、总流量等诸元信号，并整合烟气脱硝后的各类反馈信号，自动控制还原剂、助剂的喷射数量和喷射部位。从而保证了脱硝系统连续、稳定、达标运行。、BO-SNCR工艺特点、与SNCR技术相似，不改变现有锅炉的设备设置，只增加还原剂和助剂配置系统，并根据不同情况，对烟道进行适当改造后加装喷射装置及其喷射口即可。、BO-SNCR技术由于系统简单，其投资虽略大于SNCR技术，但远小于SCR技术，运行费用与SNCR技术基本相当，也大大低于SCR技术。、不产生系统阻力，对锅炉的正常运行几乎没影响。、占地面积小，还原剂、助剂配置可异
17、地安放，通过管道输送即可，对需要改造的场合更加适应。、避免了SNCR 工艺中，可能存在的问题。如尿素喷雾含会造成高温反应区内骤然大幅降温，影响工况。、DCS模块的应用，可保证系统的稳定达标运行，也可通过参数设置，在不影响环保要求情况下，尽可能减少还原剂、助剂用量，从而降低脱硝成本。、脱硝效率达到95%以上，与SCR技术相当，彻底解决SNCR脱硝效率底(60%)的问题。排放指标（80mg/m3）完全达到目前最严格的环保排放要求。四、烟气脱硝技术性能对比烟气脱硝技术比较表工 艺特 点优 缺 点效果（%）投资SCR适合排气量大，连续排放，氮氧化物含量较高场合优点：净化效率高，技术成熟，无二次污染。缺
18、点：投资和占用空间大；催化剂昂贵，失活后难处理；催化剂更换造成运行费用高。8095高SNCR适合排气量大，连续排放,氮氧化物含量较低场合优点：无催化剂，投资和运行费用较少。缺点：NH3用量大，有二次污染，产生硫酸铵对后续装置腐蚀严重。4060低改良SNCR适合排气量大，连续排放，氮氧化物含量较高场合优点：净化率高，无催化剂，无二次污染，NH3逃逸小，对后续设备无腐蚀。缺点：运行费用、投资较SNCR略高。95中等五、不同技术物料消耗及费用计算计算依据：10000m3/h烟气量，氮氧化物降低量为100mg/m3,即每10000m3脱除1kg氮氧化物。1、SNCR工艺根据工艺原理，烟气脱硝反应采用氨
19、或尿素作为还原剂，、以氨作为还原剂：4NH3+4NO+O2 4N2+6H2O 4NH3+2NO2+O2 3N2+6H2O 按照NO/NO2比例为90/10（重量比）计算，每脱除氮氧化物量为1kg时,其中NO和NO2脱除量分别为：NO 10000.9 = 900 g = 30 mol NO2 10000.1= 100 g = 2.2mol据此可计算出NH3的理论用量为：脱除NO: 30（mol）= 510（g）脱除NO2: 2.22（mol）= 74.8（g）NH3的理论总用量为： 584.8（g） 此为假定SNCR方案可完全达标排放时氨的理论消耗量，不包括氨逃逸损失的量以及与SO2/SO3形成
20、气溶胶所损失的氨量。另外，当反应区温度过高时，氨会直接被氧化，发生如下反应：4NH3+5O2 4NO+ 6H2O因此不包括上述情况下氨的损耗，以及生成新的氮氧化物后所消耗的氨量。、以尿素作为还原剂计算依据：10000m3/h烟气量，氮氧化物降低量为100mg/m3,即每10000m3脱除1kg氮氧化物。、尿素水解形成NH3(NH2)2CO + (n+1)H2O 2NH3 + CO2 + nH2O 4NH3 + 4NO + O2 4N2 + 6H2O 4NH3 + 2NO2 + O2 3N2 + 6H2O 、NH3与NOx发生还原反应：4NH3 + 4NO + O2 4N2 + 6H2O 4NH
21、3 + 2NO2 + O2 3N2 + 6H2O 仍按照NO/NO2比例为90/10（重量比）计算，每脱除氮氧化物量为1kg时,其中NO和NO2脱除量分别为：NO 10000.9 = 900 g = 30 mol NO2 10000.1= 100 g = 2.2mol据此可计算出NH3的理论用量为：脱除NO: 30（mol）= 510（g）脱除NO2: 2.22（mol）= 74.8（g）NH3的理论总用量为： 584.8（g）根据水解反应计算尿素用量：(NH2)2CO + (n+1)H2O 2NH3 + CO2 + nH2O 尿素用量为：584.860/34 = 1032 g、以氨水作为还原
22、剂也可采用一定浓度的氨水作为还原剂，一般氨水浓度为20%。根据氨的理论总用量可以计算出氨水的理论总用量。采用20%浓度氨水时，其总用量为：584.8 / 0.2 = 2924g2、SCR工艺 SCR方式对烟气中氮氧化物的还原反应机理与SNCR反应相同，所用还原剂同样是氨或尿素，考虑到液氨储存问题，目前采用尿素作为还原剂的SCR居多。对氮氧化物含量相同的烟气，SCR方式与SNCR方式消耗的还原剂量是相同的，物料费用因此也相当。不同的只是反应温度以及SCR装置中催化剂的消耗更换费用。计算依据仍按照10000m3/h烟气量，氮氧化物降低量为100mg/m3计算,即每10000m3脱除1kg氮氧化物。
23、NH3的理论总用量为： 584.8（g）尿素的理论总用量为： 1032 g氨水(20%)的理论总用量为:2924g 3、BO-SNCR工艺该方式对烟气中氮氧化物的还原反应机理与SNCR、SCR技术的反应同样相同，为保证企业安全生产，本技术采用尿素作为还原剂。与SNCR不同的是，该方式对氮氧化物的脱除率可达到95%以上，而SNCR方式的氮氧化物脱除率最高只能达到50%，所以本方式的理论物料消耗量与实际消耗量接近，与SCR方式相当，即计算依据仍按照10000m3/h烟气量，氮氧化物降低量为100mg/m3计算,即每10000m3脱除1kg氮氧化物计算。NH3的理论总用量为： 584.8（g）尿素的
24、理论总用量为： 1032 g氨水(20%)的理论总用量为:2924g 为保证满足对氮氧化物达标的脱除率，该方式需使用一定量的反应助剂，以促进还原剂的快速活化。助剂价格远低于还原剂价格，使用量也较还原剂少。助剂用量的计算依据仍按照10000m3/h烟气量，氮氧化物降低量为100mg/m3计算,即每10000m3脱除1kg氮氧化物。助剂用量约为100g。4、SNCR、SCR、BO-SNCR 脱硝物料消耗对比、物料消耗表计算依据同上，即每脱除1kg氮氧化物时的各物料理论量。序号名 称单位单价元/kgSNCRSCRBO-SNCR备 注耗量价格耗量价格耗量价格1还原剂液氨kg2.500.61.50.61
25、.5 存储费用高，危险程度大。尿素1.501.11.651.11.651.11.65三聚氰胺6.50 0.21.32助剂kg1000无无0.100.13催化剂m32.8万/m3无0.041.12无按最低损耗量，含更新和处理费。注:、SNCR方式中的消耗量是理论脱除率达到95%时的数量，实际操作中，传统的SNCR根本无法达到90%的脱除效率，因此消耗量只有50%。而改进的SNCR可达到90%以上的脱除效率、从表中可以看出，三种方式还原剂折算为NHx的消耗量相同，是因为它们的反应机理基本相同。、以上各方式氨逃逸量均应小于0.3mg/m3，因此均未考虑氨逃逸。、各技术不同还原剂费用表计算依据同上，即
26、每脱除1kg氮氧化物时的各物料理论量。序号名 称SNCRSCRBO-SNCR1还原剂液氨尿素液氨尿素液氨三聚氰胺1.501.651.501.651.651.302助剂00000.100.103催化剂001.121.12004合计1.501.652.622.771.751.40、实际操作费用说明、从上表可以看出，采用三聚氰胺做还原剂，BO-SNCR技术的操作费用最小。而SNCR技术为炉膛喷射技术，实际上存在还原剂的高温大量逃逸现象，更因为SNCR技术最大脱硝效率只有60%，因此该项费用只是理想状态时的数值。、SCR技术费用较高，主要是由于使用昂贵的脱硝专用催化剂。由于未经过除尘处理的烟气中含有大
27、量固体坚硬颗粒，所用催化剂与这些颗粒发生碰撞接触时，会产生严重的磨损损失，同时由于烟气中含有大量有机物、重金属等有毒物质，会造成催化剂中毒现象，更加快了催化剂的失活现象发生。当锅炉工况由于企业根据生产情况临时变化，比如降低负荷，低温燃烧时，烟气中的氮氧化物含量会临时大大降低，此时其他脱硝技术可以通过DCS控制系统，及时降低还原剂用量，从而自动有效降低运行成本，而SCR装置中的催化剂，仍需不断经受高速烟气颗粒的摩擦损失及中毒失活损失，形成脱硝成本不可控现象。因此，为保证烟气的氮氧化物持续达标排放，失活催化剂需要及时更换，更换费用除了催化剂更新购置费用外，还包括废弃催化剂的有偿处理费用。因此SCR
28、技术的脱硝费用在氮氧化物达标排放时的操作费用大大高于其他方式。、BO-SNCR技术相比SNCR技术，使用活化剂（助剂），操作费用有少量增加，但因为BO-SNCR技术完全可以保证烟气的氮氧化物持续达标排放，其操作费用与SCR相比，实际大大降低，特别在锅炉工况由于企业根据生产情况临时变化，比如降低负荷，低温燃烧时，烟气中的氮氧化物含量临时大大降低，此时BO-SNC技术可以通过自带的DCS控制系统，及时降低还原剂及活化剂（助剂）用量，从而及时有效降低脱硝运行成本。六、BO-SNCR工艺主要设备一览表以15000m3/h烟气量为例序号设备名称规格型号材质单位数量设备厂家一、三聚氰胺储存输送系统1储罐V
29、=15m3304台1异地安装2卸料斗组合台1国产3输送泵Q=100m3/h，H=50m304台3国产4混合分布器V=20m3304台2自制5稀释风机Q=5000m3 P=3000Pa组合台3国产二、反应烟道改造1烟道改造改造容积：60m3Q235A套3现场改造2烟道反应室支撑Q235B套3现场改造三、还原剂喷射系统1喷枪液体流量： 60-80L/h，液相压力0.4MPa，气相压力0.4MPa，采用压缩空气作为雾化介质，材质310SS，喷嘴耐高温、耐磨材料310S套120含备用2电动阀PN16，DN25，不锈钢，法兰式304只303电磁阀PN16，DN15，不锈钢，法兰式304个304电动调节阀
30、PN16，DN25，不锈钢，法兰式304台306浮子流量计一体式，电源220V AC，输出：420mA.DC，法兰型式：DN20，PN16, 精度：0.5%个120含备用四、助剂配置系统1助剂储罐V=30m3Q235A台22配置罐V=15m3304台23助剂输送泵Q=10m3/h，H=30m304台6国产4静态混合器V=2m3304台35助剂输送螺杆泵Q=1m3/h，H=160m304台6国产6缓冲罐V=3m3304台3五、电气与仪表1DCS控制系统套22操作员站台23电气控制柜台2国产优质4照明及检修系统套2国产优质5控制电缆套26电缆桥架批2六、管道及辅材1不锈钢管批2国产优质2保温及伴热
31、管道电伴热批2国产优质3平台扶梯批2公司自制4辅助钢材批2国产优质七、检测仪器1出口NOx监测仪O2、NOx（0-200ppm）台4美国进口2氨逃仪表氨气（0-30ppm）台9七、BO-SNCR技术投资估算1、投资费用估算表序号锅炉规格t/h烟气量m3/h投资（万元）备 注1206000085氮氧化物初始含量均按照10001200mg/m3，排放浓度均按照90mg/m3，超出此范围投资需要增加。250150000200375230000305410031000040051203700005056450140000018002、投资说明投资估算不包括由生产装置到脱硝装置的界区外管道。投资估算不包括公用工程（变电、循环水、压缩风、仪表风等）、公用工程界区外管道（水、汽、风等）、界区外电缆外线及桥架、界区外管及管廊等。投资估算不包括前期场地准备费用（假如场地需要大量回填或平整等）;不包括设备基础等土建设施费用。
