09 SCR应用实例

第九章SCR装置在我国燃煤机组上设计需考虑的问题及应用实例9.1高灰条件下燃煤机组SCR设计需考虑的问题9.2液态排渣条件下燃煤机组SCR设计需考虑的问题9.3SCR装置在国内燃煤机组中的设计及应用实例9.1高灰燃煤SCR设计需考虑的问题空气预热器和静电除尘器上游(高灰，热烟气侧)9.1高灰燃煤SCR设计需考虑的问题SCR催化剂的选取SCR吹灰装置SCR布置的考虑SCR高灰的脱除流场模拟与实体模型实验9.1高灰燃煤SCR设计需考虑的问题SCR催化剂的选取催化剂成分形式：蜂窝式和板式较多反应面积脱硝效率氨逃逸率防磨：20~25g/m3防堵：板式流通面积85%，蜂窝约80%，适当选取大的节距9.1高灰燃煤SCR设计需考虑的问题SCR催化剂的选取板式：不锈钢基材蜂窝式：端部特殊处理9.1高灰燃煤SCR设计需考虑的问题SCR吹灰装置声波吹灰：耙式蒸汽吹灰：0.7~1.0MPa，300~350℃，灰分大于20~25g/m3优先选用耙式蒸汽吹灰器9.1高灰燃煤SCR设计需考虑的问题声波吹灰9.1高灰燃煤SCR设计需考虑的问题SCR布置的考虑9.1高灰燃煤SCR设计需考虑的问题SCR布置的考虑SCR旁路挡板门布置在垂直烟道中，优点是SCR混合距离长，布置简单，经济性好；缺点是会产生积灰斗效应，当旁路门打开时，易造成空气预热器堵塞，导致停炉。SCR旁路门布置在SCR入口烟道的上升段和SCR旁路烟道的水平段，优点是避免挡板上部积灰，可靠性和安全性好，缺点是成本高。9.1高灰燃煤SCR设计需考虑的问题SCR高灰的脱除9.1高灰燃煤SCR设计需考虑的问题流场模拟及实体模型试验模型工作的目的验证烟气与氨混合效果优化烟道与反应器布置优化流量控制装置确保第一层催化剂入口烟气流速均匀一致确保烟气垂直流动，使偏差最小化确保不增加沉积灰量9.1高灰燃煤SCR设计需考虑的问题流场模拟及实体模型试验SCR旁路设置系统压降飞灰沉积空预器入口速度分布9.2液态排渣条件下燃煤机组SCR设计需考虑的问题液态排渣炉的特点与固态排渣炉相比,液态排渣炉的燃烧中心区维持1650℃以上,使处于熔化状态的灰粒在自重的作用下能沿炉膛下部四壁流向炉底的液态排渣池中由于高的燃烧温度,灰的细度、黏性、表面电荷及灰中微量元素成分等方面与固态排渣炉的飞灰特征有较大的区别另外,液态排渣炉若采用飞灰再循环,烟气中氧化砷(As2O3)的浓度会更大,造成催化剂的活性降低。因此,在液态排渣炉上实施SCR技术时,对关键工艺的选择要特别重视。9.2液态排渣条件下燃煤机组SCR设计需考虑的问题液态排渣炉SCR设计原则液态排渣炉由于其自身飞灰的特征,建议SCR设计中的空间速度(SV)取值应比固态排渣炉大。氨逃逸量随着NH3/NO比的增大和催化剂活性的降低而增大,它是影响催化剂设计的重要因素。要达到较高的脱硝率,可选择大的催化剂体积和小的氨逃逸量,或者选择小的催化剂体积和大的氨逃逸量。催化剂体积增大意味着高投资、高压损、高能耗及建造体积大。由于燃用煤种的变化及受多种运行参数的影响,NOx进口浓度可能会有一定的波动,因此,建议SCR装置的设计必须留有充足的余量。9.2液态排渣条件下燃煤机组SCR设计需考虑的问题液态排渣炉SCR设计应考虑的问题SCR的布置方式SCR设计参数(出口NOx、脱硝率、氨逃逸率和催化剂用量砷中毒催化剂类型及排列方式吹灰器类型9.2液态排渣条件下燃煤机组SCR设计需考虑的问题丹麦Avedore电站基本情况250MW燃煤电站1993年Topsoe公司承建脱硝改造工程NOx初始浓度450ppm脱硝率80%氨逃逸5ppmSO2/SO3转化率1%3个催化剂层，节距7.4mm无旁路9.2液态排渣条件下燃煤机组SCR设计需考虑的问题丹麦Avedore电站运行状况年运行：7900h负荷在70%以上蒸汽吹灰器每周运行一次在大于90000h运行中，催化剂压降增加10~15%，脱硝效率80~92%，氨逃逸2ppm,SO2转化率0.1%最初两层催化剂寿命31000h(设计16000h)系统可靠性99%备用催化剂安装时间2天9.3SCR装置在国内燃煤机组中的设计及应用实例我国SCR设备安装与运行情况9.3SCR装置在国内燃煤机组中的设计及应用实例厦门嵩屿电厂4×300MW燃煤SCR工程2004年7月，上海电气石川岛电站环保有限公司(SEC-IHI)获得而其工程新扩建机组SCR总承包合同，与主体工程同步实施，其中3#机组与2005年12月顺利首通烟气。2005年6月SEC-IHI在嵩屿一期2×300MW旧机组改造增设SCR工程中有中标，配合机组大修，完成了SCR工程。2006年6月4台SCR全部投运。9.3SCR装置在国内燃煤机组中的设计及应用实例厦门嵩屿电厂4×300MW燃煤SCR工程9.3SCR装置在国内燃煤机组中的设计及应用实例厦门嵩屿电厂4×300MW燃煤SCR工程入口烟气量1010466m3/hNOx:450~707mg/m3SCR脱硝在50~100%BMCR工况下运行脱硝效率60~90%不设旁路氨区4台机组共用9.3SCR装置在国内燃煤机组中的设计及应用实例厦门嵩屿电厂4×300MW燃煤SCR工程9.3SCR装置在国内燃煤机组中的设计及应用实例厦门嵩屿电厂4×300MW燃煤SCR工程合理的脱硝效率反应器外部结构内部布置优化9.3SCR装置在国内燃煤机组中的设计及应用实例厦门嵩屿电厂4×300MW燃煤SCR工程9.3SCR装置在国内燃煤机组中的设计及应用实例福建后石电厂SCR工程福建漳州，SCR台塑美国公司(PlasticsCorpUSA)投资兴建,由华阳电业有限公司建设和运行。电厂装机容量为6×600MW。三大主机采用三菱公司产品,锅炉设备选用为三菱重工神户造船设计制造的MO-SSRR型超临界直流锅炉.锅炉岛设置两台除尘效率达99.85%的双室五电场静电除尘器、烟气脱硝和烟气海水脱硫装置。脱硫装置是目前国内电力系统内安装的最大的海水脱硫设施。烟气脱硝装置是我国大陆600MW机组安装的第一台烟气脱硝处理装置。9.3SCR装置在国内燃煤机组中的设计及应用实例国华太仓发电有限公司SCR工程江苏省太仓市，2×600MW9.3SCR装置在国内燃煤机组中的设计及应用实例大唐南京下关搬迁扩建SCR工程大唐南京电厂搬迁扩建的推荐厂址位于南京市东北方向，地处南京市远郊宁镇交界的栖霞区靖安镇马渡村内，距市中心约45km，处于长江镇扬河段世业洲汊道南岸。2×660MW超超临界机组，采用选择性催化还原法（SCR）脱硝工艺，SCR烟气脱硝系统采用高灰段布置方式，即SCR反应器布置在锅炉省煤器出口和空气预热器之间，脱硝装置处理100％烟气量，在锅炉正常负荷范围内烟气脱硝效率均不低于80%，反应器出口NOx浓度不高于80mg/Nm3（6%氧含量，干烟气）。9.3SCR装置在国内燃煤机组中的设计及应用实例大唐南京下关搬迁扩建SCR工程号项目单位数据1脱硝设备年运行小时数h78002装置可用率％983NOx脱除率，性能验收期间%804脱硝系统入口烟气量（实际氧，湿基)Nm3/s504.555脱硝系统入口NOx浓度（6%O2，标态，干基）mg/Nm34006脱硝系统出口NOx浓度（6%O2，标态，干基）mg/Nm3807氨逃逸率μl/L≤38SO2/SO3转化率％＜19NOx脱除率，加装附加催化剂前%8010脱硝装置压降(加装附加催化剂前)Pa79011脱硝装置压降(加装附加催化剂后)Pa100012年脱除NOx量(2台机组)t5807.613消耗品(2台机组)－液氨（规定品质）kg/h494－工艺水（规定水质）m3/h0.5(最大53)－电耗kW90－仪用压缩空气m3/h7.4－蒸汽t/h8.4－其他N2m3/年7514用地面积脱硝区用地面积m21926氨区用地面积m29009.3SCR装置在国内燃煤机组中的设计及应用实例大唐南京下关搬迁扩建SCR工程锅炉负载信号省煤器混合器液氨蒸发槽液氨储槽液氨缓冲槽氮氧化物监视器烟囱脱硫FIC空预器电除尘锅炉脱硝DeNOx稀释风机送风机FDF9.3SCR装置在国内燃煤机组中的设计及应用实例大唐南京下关搬迁扩建SCR工程SCR工艺系统主要由脱硝反应器、烟道系统、氨储存制备供应系统、氨喷射系统、吹灰系统等组成。本工程每台锅炉配置2台脱硝反应器，反应器的截面尺寸为13.9m×10m，每台脱硝反应器设计成2＋1层催化剂布置方式，其中上层为预留层。烟气经过与氨气均匀混合后垂直向下流经反应器，反应器入口设置气流均布装置，反应器主要由里面布置的催化剂、催化剂支撑梁、反应器壳体、密封板等组成。大唐下关电厂2×660MW锅炉燃用的煤质含灰量较高，且灰中SiO2含量较高，飞灰具有相当大的磨损力。SCR入口烟气中烟尘浓度高达9.3～41g/Nm3,选择抗堵灰性能好的催化剂。9.3SCR装置在国内燃煤机组中的设计及应用实例大唐南京下关搬迁扩建SCR工程根据锅炉飞灰的特性选择板式催化剂，以不锈钢金属网作为中心支撑体，再在外面覆盖上催化剂活性成分。板式催化剂抗烟气中的灰粒子的冲刷和堵塞的能力较强，在同等活性下，有较低的SO2氧化率，较低的烟气阻力等特点.每台锅炉配置2台脱硝反应器，每台脱硝反应器设计成2＋1层催化剂布置方式，其中上层为预留层。每层含有7×10个模块。模块之间和与反应器壁之间采用密封板密封。催化剂采用模块结构，规格统一、具有互换性，以减少更换催化剂的时间。催化剂设计考虑燃料中含有的微量元素可能导致的催化剂中毒。催化剂模块为采用钢结构框架，并便于运输、安装、起吊。序号技术参数单位数据1制造商BHK2型式板式3型号-4基材不锈钢网格5活性化学成份V2O5/TiO26反应器内催化剂层数（初始/将来)2+17每层催化剂模块数量7×108模块类型箱式9每个模块的尺寸（长×宽×高)m×m×m948x1881x134010每个模块的重量kg112012节距（pitch）mm×mm613壁厚mm0.714催化剂比表面积m2/m335015催化剂体积密度g/cm30.6116催化剂空隙率%8717模块外壳材料碳钢18每个模块包含小块数量819每一小块尺寸mm×mm×464x464x86820设计使用温度℃37221允许使用温度范围（min/max）℃/℃325/42022运行温度变化速率℃/min6023在允许最低、最高使用温度范围内时，催化剂化学使用寿命小时2400024催化剂机械寿命小时5000025初始催化剂体积（单个反应器/单机组）m3/m3257.6/515.226备用层催化剂体积（单个反应器/单机组）m3/m3128.8/257.6271、2号锅炉催化剂体积总用量m31030.428烟气空间速度1/hour352629面积速度m/hour10反应器内m/s5.1催化剂内m/s6.232初始脱硝效率%8333反应器截面尺寸m×m10×13.9思考题高灰条件下燃煤机组SCR设计需考虑的哪些问题？液态排渣条件下燃煤机组SCR设计需考虑的哪些问题？结合下关电厂搬迁扩建工程和我国燃煤火电厂大气污染排放标准，简述SCR装置工艺流程和设计参数。