SCR脱硝工艺.ppt

第一部分：概述 烟气SCR脱硝工艺11、NOx的来源通常以NOx表示NO（90%）和NO2（10%）天然源：闪电、火灾、大气中NH3、N2O的氧化人为源：燃煤电厂、硝酸厂、汽车排放等22、NOx的危害性（酸雨的定义）降水pH5.6称为酸雨32、NOx的危害性（受酸雨破坏的红杉树）42、NOx的危害性（臭氧层受破坏）52、NOx的危害性（臭氧层受破坏）62、NOx的危害性（光化学烟雾事件）NOx与HC等污染物，在合适的气象、地理条件下，受强烈的光照后形成光化学烟雾。1940年首次出现于美国洛杉矶。现象：强烈刺激性的浅蓝色烟雾使能见度降低；行人眼睛红肿流泪，刺激呼吸系统，损害肺功能；橡胶开裂，植物叶片受毒变黄以致枯死。72、NOx的危害性（温室效应）82、NOx的危害性（温室效应冰川溶化）93、NOx排放指标（标准）单位：mg/m3 时段时段 第第1 1时段时段 第第2 2时段时段 第第3 3时段时段 实施时间实施时间 0505年年1 1月月1 1日日 0505年年1 1月月1 1日日0404年年1 1月月1 1日日燃煤燃煤锅炉锅炉 Vdaf10%15001300110010%Vdaf 20%1100650650Vdaf 20%450环保部门的要求，二期工程建成后，嵩屿电厂一、二期工程大气污染物的排放应按GB13223-2003第时段限值的一半控制，即：NOx控制浓度值为225mg/m3。103、NOx的排放指标（总量）2004年全国电厂NOx的排放量：655.7万 吨2004年一期工程NOx的排放量：7211吨2005年一期工程NOx的排放量：7668吨环保部门要求的NOx排放指标：A、浓度225 mg/m3。B、脱硝率60%现有的排放浓度：450600 mg/m3114、NOx生的原因燃料型NOx热力型NOx 124、NOx产生的原因燃料型NOxA、定义：空气中的氧与煤中氮元素热解产物发生反应，生成NOx。B、比例：占燃烧过程所产生NOx的75%90%，是燃烧过程中NOx的主要来源。C、煤中氮量：煤中含氮0.53.0%13热力型NOxA、定义：燃烧时空气中的N2和O2在高温下生成的NOx。B、条件：热力型NOx是在温度高于1500K时产生的，并随着温度的升高而增多。4、NOx产生的原因144、NOx产生的影响因素煤种（挥发份、氮量、固定碳）燃料温度过量空气系数（a值）反应区的烟气组成（O2、N2、CO等）反应停留时间煤粉细度过量空气系数a为最重要的影响因素155、NOx的控制技术主要有两大类：（1）低NOx燃烧技术在锅炉炉膛内减少煤燃烧生成NOx的量（2）烟气脱氮技术在烟气中脱除NOx，以减少向环境排放。165、NOx控制技术（低NOx燃烧技术）v技术分类1、低过量空气燃烧2、空气分级燃烧、燃料分级燃烧3、烟气再循环等技术 v技术核心 形成缺氧富燃料区，设法降低局部高温区的燃烧温度以抑制NOx的生成。171、空气分级燃烧实质：缺氧燃烧2、燃料分级燃烧实质：NOx被还原80%空气量20%空气量20%燃料80%燃料5、NOx控制技术（低NOx燃烧技术）185、NOx控制技术（DRB型低NOx燃烧器）195、NOx控制技术（低NOx燃烧模拟图）205、NOx的控制技术（烟气脱硝）Selective Non-Catalytic Reduction(SNCR)选择性非催化还原法（氨和尿素在1000 C下发生反应）：工艺简化，但脱氮效率较低。Selective Catalytic Reduction(SCR)选择性催化还原法(SCR)（在450 C 喷射氨水和空气，用V-Mo 催化剂使 NOx 转化为 N2 和蒸汽）*被广泛的应用*不利的因素有：氨水的挥发*NH3/尿素存储 21烟气SCR脱硝工艺第二部分：SCR工艺与设备 221、烟气SCR脱硝原理（化学反应原理）在氮氧化物(NOx)选择催化还原过程中，通过加氨(NH3)可以把NOx转化为氮气(N2)和水(H2O)。主要的化学反应方程式如下：4NO+4NH3+O24N2+6H2O 6NO+4NH35N2+6H2O231、烟气SCR脱硝原理（化学反应机理）氨首先被催化剂活化成氨基，再与烟气中的NO偶合，形成了极易降解为N2和H2O的亚硝基中间产物。随着还原态的催化剂被烟气中的氧气所氧化，催化剂得到复原，实现了催化循环。241、烟气SCR脱硝原理（化学反应过程）原烟气原烟气NH3 催化剂层催化剂层NOxNOxNOxNH3NH3NH3NOxNOxN2N2H2OH2OH2O净烟气净烟气251、烟气SCR脱硝原理（化学反应过程）NH3NOxN2H2O262、烟气SCR脱硝工艺（反应器简图）净烟气净烟气原烟气原烟气催化剂催化剂整流器整流器喷氨喷氨272、烟气SCR脱硝工艺（工艺简图）283、烟气SCR工艺（#2机反应器布置侧面图）K KL LO OP P导流板导流板省煤器省煤器整流层整流层运行层运行层备用层备用层膨胀节膨胀节灰斗灰斗空预器空预器一次风机一次风机FL 39650 mmFL 39650 mmFL 34550 mmFL 34550 mmFL 26500 mmFL 26500 mmFL 18690 mmFL 18690 mmFL 13990 mmFL 13990 mmM MN N图例图例新增的设备新增的设备原有的设备原有的设备改造的立柱改造的立柱原有的立柱原有的立柱混合器混合器注氨格栅注氨格栅294、烟气SCR脱硝工艺（主要技术指标）项目项目单位单位设计值设计值锅炉烟气流量锅炉烟气流量Nm3/h1010466NH3逃逸率逃逸率Vol.ppm3设计脱硝效率设计脱硝效率%60SO2转化成转化成SO3的百分率的百分率%1304、烟气SCR脱硝工艺（主要经济指标）每台机每小时耗氨量为110Kg，4台机每天耗氨量约为10 吨4台机年耗量为3300 吨（按100%负荷，7500 hr计）4台机年耗氨总费用约为1000万元，（按3100元/吨氨计）315、烟气SCR设备（反应器基础与砼支承）#1机反应器基础改造#1机反应器砼支座325、烟气SCR设备（反应器安装图）反应器钢架安装图反应器壳体安装图335、烟气SCR设备（稀释风机）为保证氨（NH3）注入烟道的绝对安全以及均匀混合，将氨浓度降低到爆炸极限（其爆炸极限：在空气中体积比为 1528）下限以下，控制在5以内。一期风机房布置在反应器前侧二期风机房布置在反应器后侧345、烟气SCR设备（AIG示意图）氨注入栅格（AIG）包含有注射喷嘴的集管和支管。每个反应器配1根母管，12根支管，每根支管上有6个喷嘴。一、二期喷嘴数量有差异。PIFIFIFIFIFIFIFIFIFI烟道烟道稀释后的氨气稀释后的氨气支管支管母管母管355、烟气SCR设备（AIG实物图）氨注入栅格（AIG）上的集管和支管一期施工中AIG二期施工中AIG365、烟气SCR设备（AIG-喷嘴）白色金属部分为注氨喷嘴 氨母管氨母管调节阀调节阀流量计流量计烟道烟道喷嘴喷嘴AIG喷嘴分布示意图 375、烟气SCR设备（吹灰器）吹灰器的作用是定期吹去催化剂层上的积灰385、烟气SCR设备（氨站-参数）氨站设3座100m3的氨储罐，储存的氨数量为165吨，满足电厂4台机组锅炉脱硝15天储存量的需要。汽化器：3台，气化能力约 500kg/h（液氨转为气氨）稳压罐：约4m3（储存气氨）4氨中和装置、消防装置、卸氨装置、劳保（洗眼器）等395、烟气SCR设备（氨站-水喷淋中实景）氨罐四周的喷淋头用于氨气泄漏时应急喷淋及夏季高温下罐体的降温喷淋。405、烟气SCR设备（后石电厂氨站）参照对比图415、烟气SCR设备（氨站-设备图片）气化器压缩机425、烟气SCR设备（SCR反应器实景图片）嵩屿电厂#3机SCR反应器嵩屿电厂#2机SCR反应器435、烟气SCR设备（SCR反应器实景图片）嵩屿电厂#2-#4机SCR反应器嵩屿嵩屿445、烟气SCR设备（SCR反应器实景图片）台塑集团SCR反应器漳州后石电厂SCR反应器455、烟气SCR设备（SCR反应器实景图片）江苏太仓电厂SCR反应器466、运行机组改造（对原空预器的影响）150160170180190200210220230240110100二氧化硫浓度二氧化硫浓度/ppm/ppmNH3=1ppmNH3=2ppmNH3=5ppmNH3=10ppm硫硫酸酸氢氢铵铵的的凝凝固固点点/NH3+SO3（NH4）2SO4+NH4HSO4 烟气经SCR处理后，少量未参加脱硝反应的NH3会与SO3反应生成NH4HSO4和(NH4)2SO4，对空预器造成粘污、堵塞。476、运行机组改造（对空预器的影响对策）常 规 空 预 器 冷 端 腐 蚀 区 仅 在 冷 端 100mm-200mm的范围内，在增加了SO3转化率后，硫酸露点通常上升5-10，预热器冷端受硫酸腐蚀区范围将上升到250mm-450mm，原有空预器的冷段305mm高度就显得不够了。因此，为不影响机组的正常运行，对空气预热器进行了改造。原空预器3层传热元件更换为2层，取消中间传热元件。热端的材质由A3钢更换为Corten钢，冷端的材质则由Corten钢更换为搪瓷表面，转子分格改24分格为48分格。486、运行机组改造（对策-波纹板更换）改造后热端DU型板改造后冷端DNF型板496、运行机组改造（引风机）在脱硝效率为60%和90%的情况下，SCR增加的烟气阻力分别为680 Pa和870 Pa，引风机大约需增加1000Pa的压头来弥补增设脱硝装置后所引起的风压损失。改造后的引风机仍采用动叶可调轴流式风机，出力由原来的211.8m3/s变为230.8m3/s，风压则由原来的3100 Pa左右上升为4090 Pa，50烟气SCR脱硝工艺第三部分：SCR催化剂 511、催化剂的分类主要有三大类：v贵金属（低温条件使用、对SO2氧化作用强）v金属氧化物（中温条件使用，本工程选用）v沸石分子筛（高温条件使用）522、催化剂的成份以 V2O5-WO3（MoO3）/TiO2 为例：TiO2：90%左右（w/w）V2O5：0.3-1.5%（w/w）WO3、MoO3（分别约为10%和6%，w/w）注：WO3、MoO3一般只选用其中一种533、催化剂各成份的作用以V2O5-WO3（MoO3）/TiO2 为例：TiO2：起载体作用V2O5：催化反应的活性组分，降解NOx，同时会把SO2氧化为SO3。WO3、MoO3：作为结构助剂，提高催化剂的稳定性，防止钒出现高温烧结现象。544、商用催化剂的型式（比较图）平板式催化剂（后石电厂）蜂窝式催化剂（嵩屿电厂）554、商用催化剂的型式（比较图）平板式催化剂（后石电厂）蜂窝式催化剂（嵩屿电厂）564、商用催化剂的型式（比较图）平板式催化剂（后石电厂）蜂窝式催化剂（嵩屿电厂）575、蜂窝式催化剂的外形不同气流孔径的催化剂模块585、催化剂制造过程595、催化剂的箱体（实景图）催化剂箱体（共64个模块）模块间的密封 606、催化剂的分层布置（示意图）每层的催化剂：6箱7=42箱 原烟气原烟气(Spare)运行运行层层 备用备用层层原烟气原烟气(Spare)吹灰器吹灰器616、催化剂在烟道中的布置（示意图）H整流层催化剂运行层催化剂备用层导流板催化剂箱体DW每个反应器的催化剂：2层+1层备用每台炉有2个反应器626、催化剂的组装（示意图）氨喷射格栅氨喷射格栅外壳外壳支撑结构支撑结构出口烟道出口烟道催化剂块催化剂块起重机起重机进口烟道进口烟道636、催化剂的箱体（安装图）吊装中的催化剂箱体 安装中的催化剂箱体 646、催化剂层（安装后的实景图）657、催化剂的参数项目项目规格规格类型类型蜂窝型蜂窝型催化剂模块孔径催化剂模块孔径7.0 mm7.0 mm催化剂模块孔数催化剂模块孔数21 21 孔孔21 21 孔孔催化剂块尺寸催化剂块尺寸150 mm150 mm150 mm150 mm606 mm606 mmSVSV值值6,890 h6,890 h-1-1每台炉的总催化剂量每台炉的总催化剂量146.5m146.5m3 3持续运行的最高温度持续运行的最高温度410410持续运行的最低温度持续运行的最低温度300300短期运行的最高温度短期运行的最高温度450450短期运行的最低温度短期运行的最低温度280280668、影响催化降解效果的因素（1）反应温度 反应温度决定着反应速度和反应活性。目前的SCR系统大多设定在320420之间。（2）空间速度 空间速度是烟气在催化剂容积内的停留时间尺度。空间速度大，烟气在反应器内的停留时间短，则反应有可能不完全。一般在25003500-1。（3）烟气流型及与氨的湍流混合 在工程设计中必须重视烟气的流场，喷氨点应具有湍流条件以实现与烟气的最佳混合，形成明确的均项流动区域。（4）催化剂的类型、结构和表面积 催化剂是SCR系统中最关键的部分，其类型、结构和表面积都对脱除NOx效果有很大影响。67烟气SCR脱硝工艺第四部分：运行与管理 68692、催化剂的碱金属中毒 Na、K腐蚀性混合物如果直接和催化剂表面接触，会使催化剂活性降低。反应机理是在催化剂活性位置的碱金属与其它物质发生了反应。Me O MeMe O MeNa（K）OOHNa+（K+）OO酸性中心酸性中心703、催化剂的砷中毒 砷(As)中毒主要是由烟气中的气态As2O3引起的。As2O3扩散进入催化剂表面及堆积在催化剂小孔中，然后在催化剂的活性位置与其它物质发生反应，砷在催化剂表面的堆积，引起催化剂活性降低。As O As O AsMe O Me O MeOOHO As2 O3Me O Me O MeO O OO O O新鲜催化剂新鲜催化剂气态气态AsAs2 2O O3 3堆积堆积在催化剂表面在催化剂表面715、催化剂的堵塞 催化剂的堵塞主要是由于铵盐及飞灰的小颗粒沉积在催化剂小孔中，阻碍了NOx、NH3、O2到达催化剂活性表面，引起催化剂钝化。726、催化剂的磨损 催化剂的磨蚀主要是由于飞灰撞击在催化剂表面形成的，磨蚀强度与气流速度、飞灰特性、撞击角度及催化剂本身特性有关。737、催化剂的更换与保养（计划图）1.41.21.00.80.60.40.20.07.06.05.04.03.02.01.00.00 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000 90000 10000加装第加装第3 3层层更换第更换第1 1层层运行时间运行时间/h/h催催化化剂剂活活性性（k k/k k0 0）氨氨逃逃逸逸率率（%）催化剂活性催化剂活性氨逃逸率氨逃逸率747、催化剂的更换与保养再生催化剂3 3层运行层运行+1+1层层备用备用安装第安装第4 4层层催化剂催化剂移去活性移去活性最差的一层最差的一层移第移第1 1层再生层再生再生后置于备用层再生后置于备用层安装至第安装至第1 1层层移第移第2 2层再生层再生安装至第二层安装至第二层移催化剂再生移催化剂再生再生催化剂再生催化剂安装新催化剂安装新催化剂增加法增加法再生法再生法757、催化剂的更换与保养（清洗）底部清洗 清洗仰视图 767、催化剂的更换与保养（清洗效果）蜂窝式催化剂清洗前后外观对比图 777、催化剂的更换与保养（再生）催化剂催化剂预洗池预洗池超声波池超声波池活化池活化池干燥池干燥池 将活性降低后的催化剂层投入预洗池，将其完全浸入溶液中，使催化剂中的有毒物质溶解，再放入超声波池中利用超声波将催化剂表面污物去除。接着加入活性物质进行特殊处理，进一步清洗催化剂，最后再进行干燥，即可重新投入使用。催化剂再生流程图 787、催化剂的更换与保养（再生）催化剂药剂再生（修补）催化剂再生后干燥797、催化剂的更换与保养（再生效果图）红色：再生前的杂质量；蓝色：再生后的杂质量80谢谢!81