烟气脱硝系统催化剂.ppt

燃煤烟气燃煤烟气SCR脱硝催化剂脱硝催化剂烟气烟气SCR脱硝催化剂脱硝催化剂第一部分：第一部分：引言引言1、NOx的来源的来源通常以通常以NOx表示表示NO（90%）和和NO2（10%）天然源：闪电、火灾、大气中天然源：闪电、火灾、大气中NH3、N2O的氧化的氧化人为源：燃煤电厂、硝酸厂、汽车排放等人为源：燃煤电厂、硝酸厂、汽车排放等2、NOxNOx的危害性的危害性降水降水pH5.6pH5.6称为酸雨称为酸雨红杉树受酸雨的破坏红杉树受酸雨的破坏2、NOx的危害性的危害性臭氧层受破坏臭氧层受破坏皮肤病发生皮肤病发生2、NOx的危害性的危害性光化学烟雾事件光化学烟雾事件温室效应温室效应3、火电厂、火电厂NOx排放标准排放标准单位单位 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%1100650650Vdaf20%4504、NOx产生的原因产生的原因燃料型燃料型NOxA、定义：空气中的氧与煤中氮元素热解产定义：空气中的氧与煤中氮元素热解产物发生反应，生成物发生反应，生成NOx。B、比例：占燃烧过程所产生比例：占燃烧过程所产生NOx的的75%90%，是燃烧过程中是燃烧过程中NOx的主要来源。的主要来源。C、煤中氮量：煤中含氮煤中氮量：煤中含氮0.53.0%热力型热力型NOxA、定义：燃烧时空气中的定义：燃烧时空气中的N2和和O2在高温在高温下生成的下生成的NOx。B、条件：热力型条件：热力型NOx是在温度高于是在温度高于1500 K时产生的，并随着温度的升高而增多时产生的，并随着温度的升高而增多 。4、NOxNOx产生的原因产生的原因5、NOx的控制技术的控制技术主要有两大类：主要有两大类：低低NOx燃烧技术燃烧技术在锅炉炉膛内减少煤燃烧生成在锅炉炉膛内减少煤燃烧生成NOx的量的量烟气脱氮技术烟气脱氮技术在烟气中脱除在烟气中脱除NOx，以减少向环境排放。，以减少向环境排放。v技术分类技术分类1 1、低过量空气燃烧、低过量空气燃烧2 2、空气分级燃烧、燃料分级燃烧、空气分级燃烧、燃料分级燃烧3 3、烟气再循环等技术、烟气再循环等技术 v技术核心技术核心 形成缺氧富燃料区，设法降低局部高形成缺氧富燃料区，设法降低局部高温区的燃烧温度以抑制温区的燃烧温度以抑制NOx的生成。的生成。5、NOx控制技术（低控制技术（低NOx燃烧技术）燃烧技术）5、NOx的控制技术（烟气脱硝）的控制技术（烟气脱硝）Selective Non-Catalytic Reduction(SNCR)选择性非催化还原法选择性非催化还原法（氨和尿素在氨和尿素在1000 下发生反应）：工艺简化，下发生反应）：工艺简化，但脱氮效率较低。但脱氮效率较低。Selective Catalytic Reduction(SCR)选择性催化还原法选择性催化还原法(SCR)（在（在450喷射氨水和空气，用喷射氨水和空气，用V-Mo 催化剂使催化剂使 NOx 转化为转化为N2和蒸汽）和蒸汽）5、NOx控制技术（控制技术（SNCR简易工艺图）简易工艺图）还原剂储罐还原剂储罐燃燃烧烧器器测量模块测量模块喷射层喷射层1 1喷射层喷射层2 2喷射层喷射层3 3烟气烟气SCR脱硝催化剂脱硝催化剂第二部分：第二部分：SCR工艺与设备工艺与设备 1、烟气烟气SCR脱硝原理（化学反应原理）脱硝原理（化学反应原理）在在氮氮氧氧化化物物(NOx)选选择择催催化化还还原原过过程程中中，通通过过加加氨氨(NH3)可可以以把把NOxNOx转转化化为为氮氮气气(N2)和水和水(H2O)。主要的化学反应方程式如下：主要的化学反应方程式如下：4NO+4NH3+O24N2+6H2O 6NO+4NH35N2+6H2O1、烟气烟气SCR脱硝原理（化学反应机理）脱硝原理（化学反应机理）氨氨首首先先被被催催化化剂剂活活化化成成氨氨基基，再再与与烟烟气气中中的的NONO偶偶合合，形形成成了了极极易易降降解解为为N2和和H2O的的亚亚硝硝基基中中间间产产物物。随随着着还还原原态态的的催催化化剂剂被被烟烟气气中中的的氧氧气气所所氧氧化化，催催化化剂剂得得到到复复原原，实实现了催化循环。现了催化循环。1、烟气烟气SCR脱硝原理（化学反应过程）脱硝原理（化学反应过程）原烟原烟气气NH3 催化剂层催化剂层NOxNOxNOxNH3NH3NH3NOxNOxN2N2H2OH2OH2O净净烟烟气气1、烟气烟气SCR脱硝原理（化学反应过程）脱硝原理（化学反应过程）NH3NOxN2H2O2、烟气烟气SCR脱硝工艺（工艺简图）脱硝工艺（工艺简图）锅炉锅炉烟囱烟囱脱硫脱硫引风机引风机除尘除尘脱硝脱硝空预器空预器空预器空预器除尘除尘引风机引风机3、烟气烟气SCR脱硝在烟气系统中的布置脱硝在烟气系统中的布置 4、烟气烟气SCR脱硝反应器脱硝反应器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烟气导流栅省煤器SCRSCR进口烟道进口烟道SCRSCR出口烟道出口烟道烟气烟气/氨气混合器氨气混合器烟气整流栅烟气整流栅催化剂运行层催化剂运行层催化剂预留层催化剂预留层AIGAIG注氨装置注氨装置烟气烟气/氨气导流栅氨气导流栅4、烟气烟气SCR脱硝反应器脱硝反应器(剖面图剖面图)5、国内、国内烟气烟气SCR脱硝工程脱硝工程嵩屿电厂二期嵩屿电厂二期SCR反应器反应器嵩屿电厂一期技改嵩屿电厂一期技改SCR反应器反应器太仓电厂太仓电厂SCR反应器反应器后石电厂后石电厂SCR反应器反应器5、国内、国内烟气烟气SCR脱硝工程脱硝工程台山电厂台山电厂SCR反应器反应器(注氨注氨)5、国内、国内烟气烟气SCR脱硝工程脱硝工程台山电厂台山电厂SCR反应器反应器(吹灰器吹灰器)第三部分：第三部分：SCR催化剂催化剂 烟气烟气SCR脱硝催化剂脱硝催化剂1、催化剂的分类催化剂的分类主要有三大类：主要有三大类：v贵金属（低温条件使用、对贵金属（低温条件使用、对SO2氧化作用强）氧化作用强）v金属氧化物（中温条件使用）金属氧化物（中温条件使用）v沸石分子筛（高温条件使用）沸石分子筛（高温条件使用）2、催化剂的成份催化剂的成份以以 V2O5-WO3（MoO3）/TiO2 为例：为例：TiO2：80%左右左右（w/w）V2O5：0.31.5%（w/w）WO3、MoO3（分别约为（分别约为10%和和6%，w/w）注：注：WO3、MoO3一般只选用其中一种一般只选用其中一种3、催化剂各成份的作用催化剂各成份的作用以以V2O5-WO3(MoO3)/TiO2 为例：为例：TiO2：起载体作用起载体作用V2O5：催化反应的活性组分，降解催化反应的活性组分，降解NOx，同时会把同时会把SO2氧化为氧化为SO3。WO3、MoO3：作为结构助剂，提高催化作为结构助剂，提高催化剂的稳定性，防止钒出现高温烧结现象。剂的稳定性，防止钒出现高温烧结现象。4、商用催化剂的型式（比较图）商用催化剂的型式（比较图）平板催化剂平板催化剂（后石电厂）（后石电厂）蜂窝催化剂蜂窝催化剂 （嵩屿电厂）（嵩屿电厂）波纹催化剂波纹催化剂（台山电厂）（台山电厂）4、商用催化剂的型式（比较图）商用催化剂的型式（比较图）平板式催化剂平板式催化剂蜂窝式催化剂蜂窝式催化剂4、商用催化剂的孔径（比较图）商用催化剂的孔径（比较图）pap厚度厚度高度高度蜂窝式蜂窝式平板式平板式5、蜂窝式催化剂的外形蜂窝式催化剂的外形不同气流孔径的催化剂模块不同气流孔径的催化剂模块5、催化剂制造过程催化剂制造过程6、催化剂选择时需考虑的因素催化剂选择时需考虑的因素(1)(1)催化剂形式的确定；催化剂形式的确定；烟气含尘量；烟气含尘量；灰的磨损性等；灰的磨损性等；(2)(2)节距的确定；节距的确定；烟气含尘量；烟气含尘量；灰尘的粒径分布等；灰尘的粒径分布等；(3)(3)催化剂体积的确定；催化剂体积的确定；烟气量；烟气量；NOx浓度；浓度；CaO及其他微量元素含量；及其他微量元素含量；锅炉型式锅炉型式第四部分：第四部分：SCRSCR催化剂安装催化剂安装 烟气烟气SCR脱硝催化剂脱硝催化剂1、催化剂的组装催化剂的组装(示意图示意图)NH3净烟气净烟气原烟气原烟气模块模块气流孔气流孔箱体箱体催化催化剂层剂层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1、催化剂的组装催化剂的组装(示意图示意图)2、催化剂运至现场催化剂运至现场示意图示意图实物图实物图3、催化剂放置角度翻转催化剂放置角度翻转示意图示意图实物图实物图4、催化剂吊框就位催化剂吊框就位示意图示意图实物图实物图5、催化剂吊升催化剂吊升示意图示意图实物图实物图6、催化剂移入反应器催化剂移入反应器示意图示意图实物图实物图7、催化剂就位催化剂就位示意图示意图实物图实物图第五部分：第五部分：催化剂的催化剂的运行与管理运行与管理 烟气烟气SCR脱硝催化剂脱硝催化剂1、催化剂的烧结催化剂的烧结 长时间暴露于长时间暴露于450以上的高温环境中可引起催化剂以上的高温环境中可引起催化剂活性位置活性位置(表面积表面积)烧结，导致催化剂颗粒增大，表面积烧结，导致催化剂颗粒增大，表面积减小，因而使催化剂活性降低。减小，因而使催化剂活性降低。主要的主要的TiO2粒粒次要的次要的TiO2粒子粒子新鲜催化剂新鲜催化剂热烧结催化剂热烧结催化剂2、催化剂的碱金属中毒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。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3、催化剂的砷中毒催化剂的砷中毒 砷砷(As)中毒主要是由烟气中的气态中毒主要是由烟气中的气态As2O3引起的。引起的。As2O3扩散进入催化剂表面及堆积在催化剂小孔中，然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。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As2O3堆积堆积在催化剂表面在催化剂表面4、催化剂的钙中毒催化剂的钙中毒 飞灰中游离飞灰中游离CaO与与SO3反应，可吸附在催化剂表面，反应，可吸附在催化剂表面，形成形成CaSO4，催化剂表面被，催化剂表面被CaSO4包围，阻止了反应物包围，阻止了反应物向催化剂表面的扩散及扩散进入催化剂内部。向催化剂表面的扩散及扩散进入催化剂内部。CaSO4CaSO4新鲜催化剂新鲜催化剂钙中毒以后的催化剂钙中毒以后的催化剂5、催化剂的堵塞催化剂的堵塞 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，阻碍了在催化剂小孔中，阻碍了NOx、NH3、O2到达催化剂活到达催化剂活性表面，引起催化剂钝化。性表面，引起催化剂钝化。6、催化剂的磨损催化剂的磨损 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。催化剂本身特性有关。7、催化剂的活性检测催化剂的活性检测(取样取样)7、催化剂的活性检测催化剂的活性检测(实验台实验台)流量计流量计高温电炉高温电炉气体混合器气体混合器2 2气体混合器气体混合器1 1稀释气旁路稀释气旁路气瓶气瓶NONH3O2N2温控仪温控仪烟气分析仪烟气分析仪水封水封排空排空热电偶热电偶三通阀三通阀8、催化剂的更换与保养（计划图）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9、催化剂的更换与保养催化剂的更换与保养再生催化剂再生催化剂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9、催化剂的更换与保养（清洗）催化剂的更换与保养（清洗）底部清洗底部清洗 清洗仰视图清洗仰视图 9、催化剂的更换与保养（清洗效果）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 9、催化剂的更换与保养（再生）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，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。进一步清洗催化剂，最后再进行干燥，即可重新投入使用。催化剂再生流程图催化剂再生流程图 9、催化剂的更换与保养（再生）催化剂的更换与保养（再生）催化剂药剂再生（修补）催化剂药剂再生（修补）催化剂再生后干燥催化剂再生后干燥9、催化剂的更换与保养（再生效果图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：再生后的杂质量红色：再生前的杂质量；蓝色：再生后的杂质量9 9、催化剂的更换与保养（再生效果图、催化剂的更换与保养（再生效果图 ）再生前后催化剂表面结构比较再生前后催化剂表面结构比较第六部分：第六部分：瑞基公司催化剂的瑞基公司催化剂的特点特点 烟气烟气SCR脱硝催化剂脱硝催化剂1、瑞基催化剂的特点瑞基催化剂的特点 烟气流动通过数值分析和模型实验双重手段进行设计，保烟气流动通过数值分析和模型实验双重手段进行设计，保证可以实现最佳流动状态，减少流动阻力，保证脱氮效果。证可以实现最佳流动状态，减少流动阻力，保证脱氮效果。采用多项专利技术，在国际上处于领先地位。采用多项专利技术，在国际上处于领先地位。催化剂层的设计符合国际标准，可以使用各个不同厂家生催化剂层的设计符合国际标准，可以使用各个不同厂家生产的催化剂。产的催化剂。采用模块化设计，可以适应各种烟气量和机组容量的变化，采用模块化设计，可以适应各种烟气量和机组容量的变化，设计周期较短。设计周期较短。成熟先进的结构计算手段，可以保证反应器能够适应锅炉成熟先进的结构计算手段，可以保证反应器能够适应锅炉的快速负荷变化。的快速负荷变化。催化剂对入口烟气流动条件和氨气的混合质量有严格的要求，我公司的主要专利技术是围绕以下要求进行开发的：速度不均匀性15%；温度不均匀性10；NH3/NOx混合不均匀性5%。2、瑞基催化剂的特点瑞基催化剂的特点谢谢谢谢 !