脱硝技术培训资料.pdf
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1、脱端技木内参口录1.火电厂氮氧化物排放标准2.火电厂氮氧化物排放现状以及排污费征收标准3.减少氮氧化物排放的方法4.主要的烟气脱硝工艺5.脱硝工艺选择6.我国烟气脱硝市场现状以及发展趋势7.国外主要烟气脱硝公司在中国市场的发展情况8.Fuel-tech公司烟气脱硝工艺的技术优势9.FBE公司烟气脱硝工艺的技术优势10.结束语1.火电厂氮氧化物排放标准火电厂大气污染物排放标准(GB13223-2003)3火力发电献及相“机组”化制量高允附撤浓度 Mtt:mg/m3时段第1时段第2时段第3时段实酬同2005年1月1日2005年1 月 1 B20M年1月1日极懈伊NH3ONH3(N2)(3)(S)(
2、57)(tjgQ)*烟道脱硝效率和氨的逃逸率之相关关系Removal/Slip Relationship*77is data is specific to an applicationStoichiometry NH3/NO1.01.11.2脱硝运行NH3/N0X摩尔比脱硝运行关系曲线上限:小于设计的NH3未反应量(如:小于5ppm)下限:大于设计的脱硝效率(如:大于80%)00IXNH3/N0X摩尔比O()SS(Indd)啾同底架mHN锅炉SCR脱硝系统装置的基本流程图nh3混合器脱硝反应器的总括图(垂直流型)NH3 喷嘴(AIG)触媒框架结构吹灰器导叶片一触媒荷载设备(临时的)触媒层未来层
3、烟气NHa Storage&Supply SystemNH3 Loading facilityNH3 dilution tankerH3 Storage TankerNH3 Vaporizer4.3 SNCR/SCR混合法工艺 SNCR/SCR混合法技术是一种结合了炉内脱硝SNCR法及炉后脱 硝SCR法而成的新系统 于90年代后期研发成功并成熟的应用于多数大型燃煤机组,该技 术非常适合新建大型机组,同时也非常适用于场地狭窄的老厂改 造。应用于SNCR法的化学还原剂被设计成在炉内脱硝后之余氨再进 入SCR的催化剂实施再脱硝。此系统可提供电厂比较经济的脱硝 方式,它可提供电厂在符合环保法规的要求下
4、,阶段性的增添设 备及催化剂,而无需将资金做一次性投入,并可大量节省电厂脱 硝运转费用 SNCR/SCR混合法可利用逃逸的氨作为后部SCR的还原剂,从而 可使其脱硝效率逐步升级最终可达到80%以上SNCR/SCR混合型原理示意图5.烟气脱硝工艺的选择技木要求+经济樵SCR工艺、SNCR工艺及SNCR/SCR混合工艺烟气脱硝技术比较SNCR工艺特点 NOx脱硝率低,仅可达到2540%因不增加SO河较SCR放宽NH3逃逸条件 对于多层喷入,控制系统适当的跟随负荷及温度能力 工程造价较低,占地面积小,适用于老厂改造,新炉如依锅炉设 计加以配合,脱硝效率会更高SCR工艺、SNCR工艺及SNCR/SCR
5、混合工艺烟气脱硝技术比较SCR工艺特点 脱硝效率高,能达到90%以上,当要求氮氧化物脱除率较高时,经 济性最好的工艺 技术成熟,运行可靠,便于维护 反应器对气体混合均匀度、温度、触媒实际操作情况等比较敏感 易形成氨一硫化合物(ABS)堵塞空气预热器SCR工艺、SNCR工艺及SNCR/SCR混合工艺烟气脱硝技术比较SNCR/SCR混合工艺特点 有机结合了SCR工艺和SNCR工艺有利特点的新工艺,已于90年代 后期研发成功并应用于大型燃煤机组 SNCR/SCR系统中,SNCR阶段逃逸的氨会随烟气流向下游的 SCR系统,使得氨利用率更加完全 大量节省催化剂的使用量 SNCR/SCR系统因锅炉内已装有
6、SNCR系统而大幅度减少其所需的 SCR反应容积,进而降低SCR系统的装置成本和空间烟气脱硝技术综合特性比较主要成熟技术SCRSNCR/SCR混合型SNCR1还原剂NH3或尿素尿素或NH3尿素或NH32反应温度320-400前段:8501250,后段:320400850-12503催化剂成份主要为Ti()2,V2O5 W03后段加装少量催化剂(成份同前)不使用催化剂4脱硝效率70%90%40%90%大型机组25%40乐小型机组 配合LNB、OFA技术可达80%5SO2/SO3 氧化会导致SO2/SO3氧化SO2/SO3氧化较SCR低不导致SO2/SO3氧化6NH3逃逸35ppm3-5ppm左右
7、5lOppm7对空气预 热器影响催化剂中的V、Mn、Fe等多种金属 会对S02的氧化起催化作用,SO2/SO3氧化率较高,而NH3与SO3 易形成NH4HSO4造成堵塞或腐蚀SO2/SO3氧化率较SCR低,造成堵塞或腐 蚀的机会较SCR低不会因催化剂导致SO2/SO3的氧 化,造成堵塞或腐蚀的机会为 三者最低8系统压力损失催化剂会造成较大的压力损失(100mmH20)催化剂用量较SCR小,产生的压力损失 相对较低(40-60mmH20)没有压力损失9燃料的影响高灰分会磨耗催化剂,碱金属氧 化物会使催化剂钝化影响与SCR相同无影响10锅炉的影响受省煤器出口烟气温度的影响受炉膛内烟气流速、温度分布
8、及NOx分 布的影响(需做计算机模拟分析)与SNCR/SCR混合系统影响相同(需做计算机模拟分析)11占地空间大(需增加大型催化剂反应器和供 氨或尿素系统)较小(需增加一小型催化剂反应器,无 需增设供氨或尿素系统)小(锅炉无需增加催化剂反应 器)12使用业绩多数大型机组成功运转经验多数大型机组成功运转经验多数大型机组成功运转经验SNCR、SCR及SNCR/SCR的技术经济指标分析(1)建造成本比较(2)系统运行成本比较(3)综合成本比较脱硝装置建造成本比较(550MW1台脱硝效率70%的案例)比较条目单位SNCR(尿素)SNCR/SCR(尿素)液氨SCRa.SNCRUSD工艺设计&许可Proc
9、ess Design&LicenseUSD1,000,0001,200,000工程设计EngineeringUSD1,000,0001,100,000设备SNCR EquipmentUSD2,600,0003,475,000溶液制备SolutionizerUSD200,000300,000b.SCRUSD工程设计EngineeringUSD125,000125,0001,100,000还原剂成本Catalyst Volume CostM3USD80462,4432541,468,256供氨系统Ammonia SystemUSD540,000钢构、管路、线路、I&CSteel,Piping,Wi
10、ring,I&CUSD500,0001,100,0003,160,000IDF&APH改造USD2,100,000c.安装 InstallationUSD1,425,0001,700,0002,000,000d.脱销装置建设成本USD6,850,0009,462,44310,368,256e.脱销每kw建造成本USD/kw12.4517.218.85指数比较11.381.51脱硝装置系统运行成本比较(550MW1台脱硝效率70%的案例)比较条目单位SNCR(尿素)SNCR/SCR(M 素)液氨SCR还原剂消耗成本Reagent costUSD/year440,910550,852405,216
11、水消耗成本Water CostUSD/year34,20042,750电力消耗成本Power costUSD/year18,64849,950294,261年度运行总成本 Total annualized operating costUSD/year475,110643,552699,477综合成本比较(550MW1台脱硝效率70%的案例)比较条目单位SCNR(尿素)SNCR/SCR(尿 素)液氨SCR建造总成本Total Annualized CostUSD6,850,0009,462,44310,368,256年度运行总成本Total annualized operating costUS
12、D475,110643,552699,477综合成本比较USD7,325,1009,105,99511,067,733指数比较11.241.51氮氧化物控制技术的性能价格比总投资费用美元、K W结论:脱硝工艺选择 当要求氮氧化物脱除率较高时,采用SCR工艺最经济,SCR工艺可提供一次到位的脱硝方式 新建大型火电机组中以采用SCR比较合适。老厂改造则可以用SNCR或SNCR+SCR方案。SNCR/SCR混合法工艺兼有SNCR和SCR技术的优点,当要求氮氧化物脱除率不是很高时,采用SNCR/SCR工 艺更合适,项目可一次立项,实施可分阶段增添设备及 催化剂,此系统可为电厂提供最经济合理的脱硝方式。
13、6.我国烟气脱硝市场现状以及发展趋势脱硝技术于我国起步较晚仅有极少数电厂采用脱硝技术控制NOx的排放中国烟气脱硝工程项目现状已建烟气脱硝装置已中标烟气脱硝装置待招标烟气脱硝装置漳州后右电厂(日立/中鼎)注:台湾模式 宁海电厂(日立/浙江大学)台山电厂(丹麦Topsoe/浙江大学)嵩屿电厂(日本IHI/上海电气集 团)阚山电厂(国家电站燃烧中心/美国Fuel Tech)太仓电厂(日立/江苏苏源环保)广东恒运发电厂(鲁奇/东锅)国华北京一热高井电厂乌沙山电厂我国烟气脱硝市场现状国内火电厂不加烟气脱硝装置的原因:我国目前NOx的排污费征收标准规定较低,为0.63元/kg火电厂大气污染物排放标准的要求
14、也较低,在煤挥发分220时,NOx排放的限度值为450mg/m3一般SCR工艺脱除建公斤NOx的建造成本较高,约为1.32兀/kg,另ij是运行成本也很高,约为1.23兀/kgSCR烟气脱硝排除每公斤N02所需成本计算实例(1X550MW):序号名称单位计算式计算结果1处理烟气量Nm3/h1,736,2002锅炉出口 NO2浓度:(实际02)ppm2243脱硝效率%804脱硝装置每小时脱除NO2量Kg/h1,736,200 Nm3/h X 244ppm X10-6X80%-T-22.42 Nm3/kmol X 46kg/kmol6955脱硝装置每年脱除NOx量(按年运行6,000小时计算、kg
15、695 kg/hX6,000h4,170,0006建连成本USD10,068,3887脱除每公斤NO2的建造成本(按15年设计寿命计算)10,068,388USD-r 4,170,000kg+15 年0.16 USD(1.32 RMR)8年运行成本USD637,5039脱除每公斤NO2的运行成本637,503USD 4-4,170,000kg0.15 USD(1.23RMR)10脱除每公斤NO2的综合成本0.16USD+0.15USD031 USD(2.55R1VTR)影响我国烟气脱硝市场发展趋势的因素政策法规我国电厂机组配置现状及脱硝要求 新建大型火电机组 改造工业锅炉及电站锅炉煤灰影响 灰
16、量大,煤种变化,质量变化,混烧煤,对氨逃逸及SCR催化剂的 适用及风险 触媒的碎硫及碱性物(如钙化物)中毒减效 其他元素造成的触媒中毒减效影响我国烟气脱硝市场发展趋势的因素成本 建造成本 运行成本安全 从运行安全考虑,以尿素或氨做还原剂的方式 人口稠密区公众安全及生产安全考虑 使用加压容器的安全催化剂选择 催化剂结构适应不同压降、燃料和烟气成分要求,满足工程选择我国烟气脱硝市场发展趋势 SNCR作为最经济的脱硝方式可广泛用于旧机组改造及 新上小机组 SCR作为脱硝效率最高的方式,可应用于任何类型机组 SNCR/SCR已经成功应用于大型燃煤机组,将是脱硝市 场的一种新的发展模式 在使用安全性上,
17、尿素脱硝工艺可能最终取代氨脱硝工 艺尿素与氨的比较 国外脱硝还原剂选择在无水氨、氨水和尿素水溶液中进行还原剂选择,国际上,一般是从安全角度考虑。这是因为从管路、储 存罐或从槽车罐的交通事故中泄漏出的氨气要比原本是 尿素水溶液的危险性大很多。尽管,从历史上看,国外 防范无水液氨事故技术越来越细,但由于从当局获得液 氨的使用许可越来越难,安全防范要求也越来越多,相 应花费的安全成本也越来越大,因此现在氨水和尿素正 越来越多地作为还原剂被使用,特别是近10年,采用尿 素作为还原剂的SCR比例迅速上升。尿素与氨的比较世界SCR还原剂使用现状70年代无水氨日本、韩国、台湾(90%无水氨,10%氨水、尿素
18、)80年代氨水欧洲(20%无水氨,50%氨水,30%尿素)90年代尿素美国(近年来,新建SCR装置均选用尿素作为还原剂)液氨为国家重点控制监管的危险品,在电厂内设置的液 氨储罐为重大危险源,尿素作为还原剂从工安角度讲是最 好的选择。液氨相对尿素成本较低,而且市场占有率最高。故脱硝剂的选择应因地制宜,根据电厂的实际情况,合 理选用。无水氨的特性1.理化特性:无水氨(Anhydrous Ammonia),又名液氨,为GB12268-90规定之危险品,危险物编号23003 无色气体,有刺激性恶臭味。分子式NH3。分子量17.03。相对密度0.7714g/l。熔点-77.7。沸点-33.35o自燃点6
19、51.蒸气密度0.6。蒸气压1013.08 kPa(25.7),水溶液呈强碱性。氨逸散后之特性:无水氨通常储存的方式为加压液化,液态氨变气态氨时会膨胀850倍,并形成氨 云,另外液氨泄入空气时,会形成液体氨滴,放出氨气,其比重比空气重,虽然它的分子量比空气 小,但它会和空气中的水形成水滴的氨气,而形成云状物,所以当氨气泄漏时,氨气并不自然的往 空中扩散,而会在地面滞留,带给附近民众及现场工作人员伤害。2.燃烧爆炸性及腐蚀性:蒸气与空气混合物爆炸极限16-25%(最易引燃浓度17%),氨和空气混合物达到上述浓度范围遇明火 会燃烧和爆炸,如有油类或其它可燃性物质存在,则危险性更高。与硫酸或其它强无
20、机酸反应放热,混合物可达到沸腾。泄漏时,会对在现场工作的工人及住在附近社区的居民造成相当程度的危害。液态氨将侵蚀某些塑料制品,橡胶和涂层。不能与下列物质共存:乙醛、丙烯醛、硼、卤素、环氧乙烷、次氯酸、硝酸、汞、氯化银、硫、睇、双氧水等。3.对人体的危害性:若与氨直接接触,会刺激皮肤,灼伤眼睛,使眼睛暂时或永久失明,并导致头痛,恶心,呕吐等。严重时,会导致据悉系统积水(肺或喉部水肿),可能导致死亡。长期暴露在氨气中,会伤肺,导致产生咳嗽或呼吸急促的支气管炎。有水氨的特性1.理化特性:有水氨(Ammon iaWater),氨溶液(35%含氨50%),为GB12268-90规定之危险 品,危险物编号
21、为22025 分子式:NH3OH,分子量35,相对溶解度0.91,无色透明液体,有强烈的刺激性气味 用于脱硝的还原剂通常采用20%22%浓度的氨水,较无水氨相对安全2.燃烧爆炸性及腐蚀性:其水溶液呈强碱性,强腐蚀性,当空气中氨气在1528%爆炸界限范围内,会有爆炸 的危险性,所以氨水与液氨皆具有燃烧、爆炸及腐蚀的危害性禁忌物:酸类、铝、铜3.对人体的危害性:氨水对生理组织具有强烈腐蚀作用,进入人体之途径有四种:1.吸入方式;2.皮肤接 触:3.眼睛接触:4.吞食等。其暴露途径与液氨非常相似,而对人体的危害可能造成严 重刺激或灼伤、角膜伤害、反胃、呕吐、腹泻等现象,也可能造成皮肤病、呼吸系统 疾
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