1. 탈질 공정 소개
NOX 의 제어 방법은 연료 수명 주기의 세 단계, 즉 연소 전, 연소, 연소 후부터 시작한다. 현재 연소 전 탈질에 대한 연구는 매우 적고, 거의 모든 탈질은 연소와 연소 후 NOX 의 통제에 집중되어 있다. 따라서 연소 중 NOX 의 모든 통제 조치를 총체적으로 1 차 조치라고 하며, 연소 후 NOX 의 통제 조치를 총체적으로 2 차 조치라고 하며, 배연 탈질기술이라고도 한다.
현재 연소에 널리 사용되는 NOX 제어 기술은 낮은 NOX 연소 기술로, 주로 낮은 NOX 버너, 공기 등급 연소 및 연료 등급 연소를 포함한다.
석탄 발전소 보일러에 적용되는 성숙한 연기 탈질 기술은 주로 선택적 촉매 복원 (SCR), 선택적 비촉매 복원 (선택적 비촉매 복원) 및 SNCR/SCR 혼합 배연 탈질 기술이 있습니다.
2 .SCR 배연 탈질 기술
최근 몇 년 동안 선별적으로 연기탈질기술 (SCR) 이 급속히 발전하여 유럽과 일본에서 광범위하게 응용되었다. 현재 촉매 환원 배연 탈질 기술이 널리 사용되고 있다.
1)SCR 탈질 반응
현재 국제적으로 유행하는 SCR 공예는 주로 암모니아법 SCR 과 에테르법 SCR 로 나뉜다. 두 방법 모두 암모니아의 복원 작용을 이용하여 촉매제의 작용으로 NOX (주로 NO) 를 대기에 미치는 영향이 적은 N2 와 물로 복원하는 것이다. 환원제는 NH3 이지만, 우레아 공정 SCR 에서 우레아는 먼저 하나의 장치에 의해 암모니아로 변환된 다음 SCR 촉매반응기로 운반된다. 전환방법은 에테르를 분해실에 분사하는 것으로, 분해실은 에테르분해에 필요한 혼합시간, 체류시간, 온도를 제공하여 이 방에서 분해된 아미노산물을 SCR 의 복원제로 만들고 촉매제를 통해 화학반응이 발생한 후 암모니아와 물을 생성한다. 우레아 분해실에서 암모니아를 분해하는 데는 열분해와 가수 분해의 두 가지 방법이 있습니다. 주요 화학 반응 방정식은 다음과 같습니다.
NH2CONH2+H2O→2NH3+CO2
전체 공정 설계에서는 일반적으로 암모니아를 증발시킨 다음 희석 공기 또는 연기와 혼합한 다음 분배 그리드를 통해 SCR 리액터 상류의 연기에 분사합니다. 일반적인 SCR 반응 원리 다이어그램은 다음과 같습니다.
SCR 리액터에서 NO 는 다음 반응에 의해 복원됩니다.
4NO+4NH3+O2→3N2+6H2O
6NO+4NH3→5N2+6H2O
연기에 산소가 있을 때 첫 번째 반응이 우선이기 때문에 암모니아의 소비와 NO 의 복원은 일대일로 대응한다.
보일러 연기에서 NO2 는 일반적으로 전체 NOX 농도의 약 5% 를 차지하며, NO2 는 다음과 같은 반응에 참여한다.
2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O
6NO2+8NH3→7N2+ 12H2O
위의 두 가지 반응은 NO2 복원이 NO 복원보다 더 많은 암모니아가 필요하다는 것을 보여준다.
대부분의 보일러 연기에서 NO2 는 전체 NOX 의 극히 일부에 불과하므로 NO2 의 영향은 크지 않습니다.
SCR 시스템의 NOX 제거 효율은 일반적으로 매우 높으며, 연기를 내뿜는 암모니아는 거의 완전히 NOX 와 반응한다. 소량의 암모니아는 반응이 없고, 암모니아로 반응기에서 빠져나온다. 일반적으로, 새로운 촉매제에 대하여 빠져나오는 암모니아의 양은 매우 낮다. 그러나 촉매제가 비활성화되거나 표면이 잿가루로 덮여 있거나 막히면 빠져나오는 암모니아의 양이 증가한다. 필요한 NOX 제거율을 유지하기 위해 반응기에서 NH3/NOX 무어비를 늘릴 필요가 있다. 탈질효율 및/또는 암모니아 탈출량에 대한 사전 설정된 성능 기준을 보장할 수 없는 경우 반응기에 새로운 촉매제를 추가하거나 교체하여 촉매제의 활성성과 반응기의 성능을 회복해야 합니다. 새 촉매제 사용에서 새 촉매제 교체까지 걸리는 시간을 촉매제 수명이라고 합니다.
2)SCR 시스템 구성 요소 및 반응기 레이아웃
선택적 촉매 복원 과정에서 질소산소화합물과 NH3 은 촉매제의 작용으로 복원된다. 촉매제는 고정반응기에 배치되고, 연기는 반응기를 통과해 촉매 표면을 평행하게 흐른다. 촉매제 단위는 보통 수직으로 배치하고, 연기는 위에서 아래로 흐른다. 다음 그림과 같이 나타납니다.
SCR 시스템은 일반적으로 암모니아 저장 시스템, 암모니아 및 공기 혼합 시스템, 스프레이 암모니아 시스템, 리액터 시스템, 이코노마이저 우회, SCR 우회, 감지 제어 시스템 등으로 구성됩니다. 다음 그림은 일반적인 SCR 배연 탈질 공정 시스템의 기본 순서도를 보여 줍니다.
Sncr 배연 탈질 기술
선택적 촉매 복원을 통해 NOX 를 제거하는 운영 비용은 주로 촉매 수명에 의해 영향을 받습니다. 촉매제가 없는 선택적 복원 공정이 더 매력적일 수 있는데, 이것이 선택적 비촉매 복원 기술이다. 이 기술에서는 NH3, 요소 등 환원제가 난로에 뿌려져 촉매제 없이 NOX 와 선별적으로 반응하므로 고온지역에 복원제를 추가해야 한다. 복원제는 난로 온도 850 ~1100 C 에 분사되어 복원제 (요소) 가 빠르게 NH3 으로 분해되어 연기 속의 NOX 반응과 함께 N2 를 생성합니다. 이 방법은 난로를 반응기로 취급한다.
난로 내 850 ~1100 C 의 좁은 온도 범위 내에서 NH3 또는 우레아 등 암모니아 환원제는 촉매제 없이 연도 가스의 NOX 를 선택적으로 환원시킬 수 있으며 기본적으로 연도 가스의 O2 와 상호 작용하지 않는 것으로 밝혀져 SNCR 방법이 개발되었습니다. 850 ~1100 C 범위에서 NH3 또는 요소 복원 NOX 의 주요 반응은 다음과 같습니다.
환원제로서 NH3
4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O
에테르를 환원제로 삼다
No+co (NH2) 2+1/2o2 → 2n2+CO2+H2O
온도가1100 C 보다 높으면 NH3 는
4NH3+5O2→4NO+6H2O
복원제마다 반응 온도 범위가 다릅니다. 이를 온도 창이라고 합니다. NH3 반응의 최적 온도 범위는 850 ~110O C 입니다. 반응 온도가 너무 높을 때, 암모니아의 분해는
반면에, 반응 온도가 너무 낮으면 암모니아의 탈출이 증가하여 질소산소 화합물 환원률도 낮아진다. NH3 는 높은 휘발성 독성 물질로 암모니아의 탈출은 새로운 환경오염을 초래할 수 있다.
SNCR 시스템에서 암모니아 탈출에는 두 가지 이유가 있습니다. 하나는 주입점의 저연기 온도가 암모니아와 질소 화합물 사이의 반응에 영향을 미치는 것이다. 또 다른 가능성은 분사된 복원제가 과다하거나 복원제가 고르지 않게 분포되어 있다는 것이다. 환원제 분사 시스템은 환원제를 난로의 유효 부분에 분사할 수 있어야 한다. 난로에서 질소산소화합물의 분포가 자주 변하기 때문이다. 스프레이 제어점이 너무 적거나 난로의 한 부분에 분사되는 암모니아 분포가 균일하지 않으면 암모니아 탈출의 높은 분포가 나타난다. 큰 석탄 연소 보일러에서는 복원제를 고르게 분배하는 것이 더 어렵다. 긴 스프레이 거리는 난로의 상당히 큰 횡단면을 덮어야 하기 때문이다. 탈질반응이 충분히 진행될 수 있도록 소량의 스프레이 NH3 으로 좋은 복원 효과를 얻으려면 스프레이된 NH3 를 연기와 충분히 혼합해야 합니다. 분사된 NH3 이 충분히 반응하지 않으면 빠져나간 NH3 은 연기의 재가 보일러 꼬리의 가열면에 쉽게 쌓이게 할 뿐만 아니라, 연기의 NH3 이 S03 을 만나면 (NH4)2S04 를 생성하여 공기 예열기를 쉽게 막아 부식을 일으킵니다.
SNCR 배연 탈질 기술의 탈질 효율은 일반적으로 30 ~ 40% 로 보일러 구조와 크기에 크게 영향을 받아 낮은 NOX 연소 기술의 보충 처리 수단으로 자주 사용된다. SNCR 기술을 사용하는 현재의 추세는 암모니아 대신 우레아를 환원제로 사용하는 것이다. 주목할 만하게도, 최근의 연구에 따르면, 에테르가 환원제로 사용될 때, NOX 는 N2O 로 변환되어 성층권에 있는 오존을 파괴한다. 또한 N2O 도 온실효과가 있는 것으로 간주되어 N2O 발생 문제가 눈길을 끌고 있다.
결론적으로 SCR 탈질공예기술은 선진적이고, 기술이 성숙하며, 경제적이고, 대량의 공업 성과가 있으며, 탈질효율이 높다. 현재 고효율 SCR 기술을 선택할 계획입니다.
4. 프로세스 시스템 설명
SCR 탈질 시스템은 SCR 리액터와 그 부속 시스템, 암모니아 저장 및 처리 시스템, 암모니아 스프레이 시스템 등 세 개의 하위 시스템으로 구성되어 있습니다.
4. 1 암모니아 저장 시스템
(1) 시스템 구성 요소
액체 암모니아 저장 시스템에는 액체 암모니아 언 로딩 압축기와 액체 암모니아 저장 탱크가 포함됩니다.
(2) 프로세스 설명
환원제 (암모니아) 는 유조선에 의해 운반되어 저장 탱크에 저장됩니다. 고압에서 암모니아는 액화되어 운송과 저장의 부피를 줄였다. 시장에서 구입한 환원제 (액암모니아 순도는 99.6%) 는 공급자용 통조림차 (액체로 압력용기에 저장됨) 로 암모니아 저장장소로 운반된다. 저장 탱크의 기체 암모니아는 암모니아 제거 압축기에서 추출한 다음 탱크 차의 액체 암모니아를 액체 암모니아 저장 탱크에 밀어 넣습니다. 사용할 때 저장 탱크의 암모니아는 자체 압력에 의해 증발기로 운반된다.
압축기를 제거하다
언 로딩 압축기는 왕복식 압축기로, 시스템에는 두 개의 언 로딩 압축기, 하나는 작동, 하나는 예비용 압축기가 장착되어 있습니다.
액체 암모니아 저장 탱크
이 프로젝트에는 두 개의 액암모니아 저장 탱크가 장착되어 있어 두 개의 난로에 사용할 수 있다. 액체 암모니아 저장 탱크의 큰 충전량은 25m 입니까? 。 암모니아 저장 탱크 그룹은 설계 조건 하에서 두 난로의 사용량을 공급할 수 있으며, 하루 24 시간 운행하며 7 일 연속 운행한다. 액체 암모니아 저장 탱크에는 릴리프 밸브, 체크 밸브, 비상 차단 밸브 및 안전 밸브가 장착되어 있어 저장 탱크의 안전한 작동 보호를 위해 사용됩니다. 저금통에는 온도계, 압력계, 수위계, 해당 송신기도 장착되어 있어 탱크 안의 온도나 압력이 높을 때 호스트의 DCS 제어 시스템에 신호를 보내고 경보를 보냅니다. 산업용 스프링클러 및 노즐은 탱크 주위에 설치됩니다. 저장 탱크의 액체 암모니아 온도가 너무 높으면 자동 스프링클러가 가동되어 저장 탱크를 냉각시킵니다.
4.2 암모니아 주입 시스템
(1) 시스템 구성 요소
암모니아 스프레이 시스템에는 암모니아 증발기, 암모니아 완충 탱크, 암모니아 희석 탱크, 폐펌프, 폐수 풀 등이 포함됩니다.
(2) 프로세스 설명
저장 탱크의 액체 암모니아는 자체 압력에 의해 증발기로 전달되고, 암모니아는 증발기에서 증발한다 (증기 가열). 각 증발 탱크에는 압력 제어 밸브가 장착되어 있어 암모니아의 압력을 ≤2kg/cm2 로 조절한다. 수출 압력이 2kg/cm2 를 초과하면 스로틀 밸브를 차단하고 액체 암모니아 공급을 중지합니다. 증발통에서 증발한 암모니아류는 암모니아 완충통으로 들어가 암모니아 파이프를 통해 각 난로의 SCR 반응 장치로 운반된다. 그런 다음 고농도 무수암모니아를 공기로 희석하여 암모니아/공기 혼합물이 안전하고 불연성이 되도록 한다. 암모니아/공기 혼합물은 SCR 입구 굴뚝에 설치된 암모니아 주입 그릴을 통해 SCR 시스템에 주입됩니다.
(3) 주요 장비 선택
액체 암모니아 증발 탱크
액암모니아 증발에 필요한 열량은 저압 증기가 공급하며, * * 두 개의 액암모니아 증발 탱크 (1 대 1 준비) 가 설치되어 있다. 증발 탱크에는 안전 밸브가 장착되어 있어 장비의 압력이 비정상적으로 높아지는 것을 방지한다. 액암모니아 증발 탱크의 면적은 BMCR 조건에 따라 주문대 용량 100% 로 설계된다.
암모니아 완충 탱크
암모니아 버퍼 탱크의 역할은 증발 탱크의 불안정한 작동에 영향을 받지 않도록 암모니아 공급을 안정시키는 것이다. 완충 탱크에는 장비를 보호하는 안전 밸브도 있습니다.
암모니아 희석 탱크
암모니아 희석 탱크는 입식 탱크로, 탱크 안의 수위는 가득 찬 파이프로 유지된다. 희석 슬롯은 슬롯의 상단과 슬롯의 측면을 연결하도록 설계되었습니다. 액암모니아 시스템의 각 배출구에서 배출되는 암모니아는 파이프를 통해 수집되어 희석 탱크의 하부에서 들어간다. 암모니아는 분산관을 통해 희석 탱크에 분산되고, 대량의 물은 안전 밸브에서 배출되는 암모니아를 흡수하는 데 사용된다.
희석 팬
보일러 굴뚝에 주입된 암모니아는 공기가 희석된 후 약 5% 의 암모니아를 함유한 혼합 기체이다. 선택한 송풍기는 연도 가스에서 질소 및 산소 화합물을 제거하기위한 요구 사항을 충족하고 일정 여유를 남깁니다. 희석 팬은 1 대 100% 용량으로 2 대 (1 용 1 준비) 를 설정하고 총 4 대의 원심 희석 팬을 설정합니다.
암모니아/공기 혼합기
암모니아와 희석 공기의 완전하고 균일한 혼합을 달성하기 위해
암모니아 누출 탐지기
액체 암모니아 저장 및 주입 시스템 주변에는 암모니아 누출을 감지하고 대기 중 암모니아의 농도를 보여주는 3 개의 암모니아 탐지기가 있습니다. 탐지기가 대기 중 암모니아의 농도가 너무 높다는 것을 감지하면 기관실에서 경보가 발령되고 운영자는 암모니아 누출의 이상 상황을 막기 위해 필요한 조치를 취할 것이다. 발전소의 액체 암모니아 저장 및 공급 분사 시스템은 기계에서 멀리 떨어져 있으며 주변 환경과 격리하기 위한 조치를 취한다.
하수도
액체 암모니아 저장 및 주입 시스템의 암모니아 배출관은 폐쇄 시스템으로 암모니아 희석 탱크를 통해 암모니아 폐수로 흡수된 후 폐수 못으로 배출되어 폐펌프에서 주 공장 폐수 처리소로 이송된다.
질소 드라이어
액체 암모니아 저장 및 주입 시스템은 시스템의 엄격함을 유지하고 암모니아 누출과 암모니아와 공기의 혼합으로 인한 폭발을 방지하는 중요한 안전 문제입니다. 이러한 고려에 근거하여, 이 시스템의 하역압축기, 액암모니아 탱크, 암모니아 증발기, 암모니아 완충통에는 모두 질소 드라이어 파이프라인이 설치되어 있다. 액암모니아를 배출하기 전에, 상기 설비는 각각 엄격한 시스템 엄밀성 검사와 질소 드라이어 파이프를 통해 질소 드라이를 하여 암모니아 누출을 방지하고 시스템의 나머지 공기와 혼합해야 한다.