SCR尿素热解法脱硝系统主要参数及运行调整.pptx
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1、SCR尿素热解法尿素热解法(ji f)(ji f)(ji f)(ji f)脱硝系统脱硝系统主要参数及运行调整主要参数及运行调整运行部:李纪红第一页,共二十六页。目录目录目录目录(ML)(ML)(ML)(ML)第一部分:脱硝系统简介第一部分:脱硝系统简介第二部分:主要第二部分:主要(zhyo)(zhyo)系统及参数控制系统及参数控制第三部分:脱硝相关计算第三部分:脱硝相关计算第四部分:第四部分:SCR脱硝系统运行中常见问题及对策脱硝系统运行中常见问题及对策第二页,共二十六页。一、脱硝系统一、脱硝系统一、脱硝系统一、脱硝系统(xtng)(xtng)(xtng)(xtng)简介简介简介简介 氮氧化物
2、是造成大气污染的主要污染源之一。通常所说的氮氧化物有多种不同形式:N2O、NO、NO2、N2O3、N2O4 和 N2O5,其中NO 和NO2 是主要的大气污 染物。我国氮氧化物的排放量中70来自于煤炭的直接燃烧,电力工业又是我国 的燃煤大户,因此火力发电厂是NOx 排放的主要来源(liyun)之一。NOX的产生是燃料燃烧过程中进行热分解,进一步氧化生成的。控制NOx 排放的技术指标可分为一次措施和二次措施两类,一次措施是 通过各种技术手段降低燃烧过程中的NOx 生成量(如采用低氮燃烧器);二次措 施是将已经生成的NOx通过技术手段从烟气中脱除(如SCR、SNCR)。第三页,共二十六页。1.11
3、.1、选择性非催化、选择性非催化、选择性非催化、选择性非催化(cu hu)(cu hu)(cu hu)(cu hu)还原法原理:还原法原理:还原法原理:还原法原理:选择性非催化还原法(SNCR),是在无催化剂存在条件下向炉内喷入还原剂氨或尿素,将NOx 还原为N2 和H2O。还原剂喷入锅炉折焰角上方水平烟道(9001000),在NH3/NOx 摩尔比23 情况下,脱硝效率3050。在 950左右温度范围内,反应式为:4NH3+4NOO24N2+6H2O 当温度过高时,会发生如下的副反应,又会生成NO:4NH3+5O24NO+6H2O 当温度过低时,又会减慢反应速度,所以温度的控制是至关重要的。
4、该工艺 不需催化剂,但脱硝效率低,高温喷射对锅炉受热面安全有一定影响。存在的问题是由于温度随锅炉负荷和运行周期而变化及锅炉中NOx 浓度(nngd)的不规则性,使该 工艺应用时变得较复杂。在同等脱硝率的情况下,该工艺的NH3 耗量要高于SCR 工艺,从而使NH3 的逃逸量增加。第四页,共二十六页。1.2 1.2 1.2 1.2、选择性催化选择性催化选择性催化选择性催化(cu hu)(cu hu)(cu hu)(cu hu)还原法原理:还原法原理:还原法原理:还原法原理:选择性催化还原法是通过使用适当的催化剂,反应可以在 200450的范围内有效进行。在 NH3/NOx 为 1(摩尔比)的条件(
5、tiojin)下,可以得到 80%90%的脱硝率。在反应过程中,NH3 有选择性地和 NOx 反应生成 N2 和 H2O,而不是被 O2 所氧化。4NH3+5O24NO+6H2O 选择性反应意味着不应发生氨和二氧化硫的氧化反应过程。然而在催化剂 的作用下,烟气中的一小部分SO2 会被氧化为SO3,其氧化程度通常用SO2/SO3 转化率表示。在有水的条件下,SCR 中未参与反应的氨会与烟气中的SO3 反应生 成硫酸氢铵(NH4HSO4)与硫酸铵(NH4)2SO4)等一些不希望产生的副产品。其副反应过程为:2SO2+1/2O2 2SO3 2NH3+SO3+H2O(NH4)2SO4 NH3+SO3+
6、H2O NH4HSO4 2第五页,共二十六页。二、主要系统二、主要系统二、主要系统二、主要系统(xtng)(xtng)(xtng)(xtng)及参数控制及参数控制及参数控制及参数控制 尿素热解法脱硝系统包括尿素溶解罐系统、尿素溶液储罐系统、计量分配模块系统、尿素溶液热解炉系统、SCR反应器系统、伴热系统、水冲洗系统和加热蒸汽及疏水回收系统。工艺流程 SCR 烟气脱硝装置的工艺流程主要由尿素溶液制备系统、尿素热解炉系统、催化剂、烟气系统、反应器等组成。核心区域是反应器,内装催化剂。外运来的尿素通过溶解后储存在罐内,通过热解反应后转化为氨气,并将氨气通过喷氨格栅(AIG)的喷嘴 喷入烟气中与烟气混
7、合,再经静态混合器充分混合后进入催化反应器。当达到反 应温度且与氨气充分混合的烟气气流经 SCR 反应器的催化层时,氨气与 NOx 发生 催化氧化还原反应,将 NOx 还原为无害的 N2 和 H2O。在正常运行过程中最重要的运行参数是烟气温度、烟气流速、氧气浓度(nngd)、SO3浓度、水蒸汽浓度、钝化影响和氨逃逸等。烟气温度是选择催化剂的重要 运行参数,催化反应只能在一定的温度范围内进行,同时存在催化的最佳温度,第六页,共二十六页。2.1 2.1 催化剂催化剂催化剂催化剂 催化剂是SCR技术(jsh)的核心。SCR装置的运行成本在很大程度上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
8、减速度。催化剂的失活分为物理失活和化学失活。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。碱金属吸附在催化剂的毛细孔表面,金属氧化物(如MgO、CaO等)中和催化剂表面的SO3生成硫化物而造成催化剂中毒。砷中毒是废气中的三氧化二砷与催化剂结合引起的。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。SCR催化剂类型及其使用温度范围:氧化钛基催化剂270400;(现场使用的催化剂温度范围为300-400,正常运行温度340)氧化铁基催化剂:380430;沸石催化剂:300430;活性碳催化剂:100150。
9、第七页,共二十六页。SCR催化剂的选取是根据锅炉设计与燃用煤种、SCR反应塔的布置、SCR入口的烟气温度、烟气流速与NOx浓度分布以及设计脱硝效率、允许的氨逃逸量、允许的SO2/SO3转化率与催化剂使用寿命保证值等因素确定的。氧化钛基催化剂的基体成分为活性TiO2,同时添加增强活性的V2O5金属氧化物在需要进一步增加活性时通常还要添加WO3。此外(cwi)还需添加一些其他组分以提高抗断裂和抗磨损性能。根据烟气中SO2的含量氧化钛基催化剂中V2O5组分的含量通常为1%5%,在燃用高硫煤时,为了控制SO2向SO3的转化率,V2O5的含量通常不超过2%。(催化剂中TiO2含量75%,催化剂中V2O5
10、含量1.5%,催化剂中WO3含量10%)、TiO2具有较高的活性和抗SO2的氧化性。、V2O5是重要的活性成分,催化剂的V2O5含量较高时其活性也高,因此脱硝效率较高,但V2O5含量较高时SO2向SO3的转化率也较高。、添加WO3则有助于抑制SO2的转化,可将SO2的转化率控制在1%以下。第八页,共二十六页。2.22.2反应反应反应反应(fnyng)(fnyng)(fnyng)(fnyng)温度温度温度温度反应温度 不同的催化剂具有不同的适用温度范围。当反应温度低于催化剂的适用温度范围下限时,在催化剂上会发生副反应,NH3与SO3和H2O反应生成(NH4)2SO4或NH4HSO4,减少与NOx
11、的反应,生成物附着在催化剂表面,堵塞催化剂的通道和微孔,降低催化剂的活性。这种情况如果在短时间内能回到正常运行的高温区,硫酸氢铵会分解,催化剂性能会恢复。但如果长时间停留在低温区,或在短期内频繁地陷入低温区运行的话,即使再回到高温区,性能也难以恢复.结果会使寿命缩短。因此,应控制在300-400 之间运行。另外,如果反应温度高于催化剂的适用温度,催化剂通道和微孔发生变形(bin xng),导致有效通道和面积减少,从而使催化剂失活。温度越高催化剂失活越快。第九页,共二十六页。2.32.3氨逃逸氨逃逸氨逃逸氨逃逸(toy)(toy)(toy)(toy)SCR反应器出口烟气中未参与反应的氨(NH3)
12、称为氨逃逸。氨逃逸量一般随NH3/NOx摩尔比的增大与催化剂的活性降低而增大。因此,氨逃逸量的多少可反映出SCR系统运行性能的好坏及催化剂活性降低的程度。在很多情况下,可依据氨逃逸量确定是否需要添加或更换SCR反应塔中的催化剂。SCR系统日常运行中监测氨逃逸量的经济实用方法是对飞灰氨含量进行测试分析。氨逃逸会导致:生成硫酸铵盐造成催化剂与空气预热器沾污积灰与堵塞腐蚀(fsh),烟气阻力损失增大;飞灰中的氨含量增大,影响飞灰质量;FGD脱硫废水及空气预热器清洗水的氨 含量增大。第十页,共二十六页。硫酸铵盐的生成取决于NH3/NOx摩尔比、烟气温度与SO3浓度以及(yj)所使用的催化剂成分。在脱硝
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