SCR脱硝工艺讲解..

脱硝工艺介绍潍坊科达环境工程有限公司技术部1.目前能源利用的现状国民经济的持续发展，离不开能源的支持。无论过去、现在，还是将来的一段时间内，能源的主角都是煤炭。在一次能源总消费中，煤炭占76％。煤产量的80％是直接用于燃烧，其中发电厂用煤量大于总产量的30％。2.燃烧产生的NOx问题煤炭作为能源在国民经济发展中做出了巨大的贡献，但同时在其开发与利用过程中也带来了一系列环境污染问题，危及生态平衡与人类的生存。煤燃烧时排放的NOx是大气污染的元凶之一，该物质达到一定浓度就会对人体健康构成威胁和危害。氮氧化物与空气中的水结合最终会转化成硝酸和硝酸盐，随着降水和降尘从空气中落到地面。硝酸是酸雨的重要原因之一，它与其它污染物在一定条件下能产生光化学烟雾污染。严重破坏了生态环境，并且严重危害人体呼吸系统。一、为什么要装设脱硝装置？一般意义上的NOx包括N2O、NO、NO2、N2O3、N2O4、N2O5等，但对大气造成污染的主要是NO和NO2，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排放的主要来源之一。在煤的燃烧过程中,NOx的生成量和排放量与燃烧方式,特别是燃烧温度和过量空气系数等密切相关,燃烧形成的NOx可分为燃料型、热力型和快速型3种。其中快速型NOx生成量很少，可以忽略不计。热力型NOx是指当炉膛温度在1350℃以上时,空气中的氮气在高温下被氧化生成NOx,当温度足够高时,热力型NOx可达20%。过量空气系数和烟气停留时间对热力型NOx的生成有很大影响。燃料型NOx指的是燃料中的有机氮化物在燃烧过程中生成的NOx,其生成量主要取决于空气燃料的混合比。燃料型NOx约占NOx总生成量的75%～90%。过量空气系数越大,NOx的生成和转化率也越高。对常规燃煤锅炉而言，NOx主要通过燃料型生成途径而产生。二、NOx是怎样生成的？1.两个步骤控制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，即低NOx燃烧技术；二次措施是将已经生成的NOx通过技术手段从烟气中脱除，即烟气脱硝技术。2.一次措施（1）降低过量空气系数和氧气浓度，使煤粉在缺氧条件下燃烧；（2）降低燃烧温度，防止产生局部高温区；（3）缩短烟气在高温区的停留时间。3.二次措施目前通行的烟气脱硝工艺大致可分为干法、半干法和湿法3类。三、去除NOx的方法？1.各种方法介绍干法包括选择性非催化还原法(SNCR)、选择性催化还原法(SCR)、电子束联合脱硫脱硝法。半干法有活性炭联合脱硫脱硝法;湿法有臭氧氧化吸收法等。就目前而言，干法脱硝占主流地位。其原因是：NOx与SO2相比，缺乏化学活性，难以被水溶液吸收；NOx经还原后成为无毒的N2和O2，脱硝的副产品便于处理；NH3对烟气中的NO可选择性吸收，是良好的还原剂。湿法与干法相比，主要缺点是装置复杂且庞大；排水要处理，内衬材料腐蚀，副产品处理较难，电耗大（特别是臭氧法）。2.此次采用的脱硝方法我公司此次采用的脱硝方法是SCR干法脱硝，因此重点分析SCR脱硝的原理及其结构。四、脱硝技术的分类SCR既是英文--SelectiveCatalyticReduction，意思为选择性催化还原法。其核心技术是用氨催化还原促使烟气中NOx大幅度净化的方法，以满足日趋严格的NOx排放标准。SCR的原理是在特定催化剂作用下，用NH3、尿素或其他还原剂选择性地将NOx还原为N2和H2O,其脱除率高，被认为是最好的烟气脱硝技术，但缺点是投资和操作费用较大。1975年在日本Shimoneski电厂建立了第一个SCR系统的示范工程，脱硝效果显著。迄今为止在欧美国家、中国已得到大范围的推广使用，其NOx的脱除率可达到80-90%。五、SCR脱硝技术的原理SCR技术是还原剂（NH3、尿素）在催化剂作用下，选择性的与NOx反应生成N2和H2O，而不是被O2所氧化，故称为“选择性”，这个化学反应对反应温度有一定要求，即在280～420℃范围内。其主要的反应公式如下：4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O4NH3+2NO2+O2→6N2+6H2O脱硝反应后的产物可以从上式中看出，具为N2和水，可以自然排放，不存在像湿法处理的产物要进行专门的处理和存放。反应原理如下图所示:五、SCR脱硝技术的原理SCR脱硝装置主要由氨气供应储存系统、稀释空气系统、烟道系统、氨喷射系统、SCR反应器、催化剂、吹灰器等组成。其核心装置是反应器（催化剂即安装于反应器内部），有水平和垂直气流两种不同方式。在燃煤锅炉中，烟气的含尘量很高，一般采用垂直气流方式。六、SCR脱硝技术的结构脱硝处理的工艺流程如下：液氨由槽车运送到液氨储罐，液氨储槽输出的液氨在蒸发器内蒸发为氨气，并将氨气加热到常温后，送到氨气缓冲罐备用。氨气缓冲罐的氨气经调压阀减压后，通过喷氨格栅的喷嘴喷入烟气中与烟气混合，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。六、SCR脱硝技术的结构六、SCR脱硝技术的结构六、SCR脱硝技术的结构NH3与烟气均匀混合后一起通过一个填充了催化剂(如V2O5-TiO2)的反应器，NOx与NH3在其中发生还原反应，生成N2和H2O。反应器中的催化剂分上下多层(一般为2+1—3+1层)有序放置。六、SCR脱硝技术的结构SCR反应器的内部实物图七、SCR脱硝设备部件介绍1.SCR反应器SCR反应器截面成矩形，壳体由起到加强作用的型钢和钢板组成，反应器的载荷通过它的两侧承重墙均匀的分布，向下传递，利用反应器底部的弹性支座传递到SCR钢构架的支撑梁上。SCR反应器外壁一侧在每一层催化剂处均设有检修门，用于将催化剂模块装入催化剂层或更换催化剂模块。每个催化剂层设有人孔，在机组停运时允许进入检查或检测催化剂模块。烟气水平地进入反应器的顶部并且在转向后垂直向下通过反应器。为使进入的烟气更均匀的分布，作为反应器的一部分，格状整流器安装于进口和反应器本体之间。七、SCR脱硝设备部件介绍七、SCR脱硝设备部件介绍反应器框架七、SCR脱硝设备部件介绍为了减少烟气中的含灰量，保证催化剂的活性，在省煤器烟道出口与SCR反应器烟道进口之间布置有6个灰斗，灰斗上方的烟道采用扩容式设计。七、SCR脱硝设备部件介绍2.耙式吹灰器SCR反应器每层催化剂上方装有耙式吹灰器，采用过热蒸汽吹灰，吹扫催化剂上的积灰。初装时不安装备用层吹灰器(最上层），但备用层在反应器本体上预留有该层吹灰器的安装接口，方便用户增加备用层催化剂时安装吹灰器。反应器中每层催化剂装备三台耙式吹灰器。七、SCR脱硝设备部件介绍3.催化剂催化剂是SCR技术的核心，其形状一般为板式或蜂窝式。我公司脱硝装置的催化剂采用蜂窝式催化剂，主要成分为TiO2和V2O3，少量的WO3。催化剂层按2+1层设计，即两层催化剂设计层加一层催化剂预留层。反应器第一次运行时只填装两层催化剂，当运行至催化剂的活性降低到低于设计值时再填装预留层。脱硝反应所需的催化剂按模块化进行设计和供货。在制造厂内将催化剂单体安装在金属框架内，每一个催化剂单体和催化剂模块都具有标识符号。七、SCR脱硝设备部件介绍3.1催化剂模块主要技术数据七、SCR脱硝设备部件介绍3.2处理催化剂注意事项七、SCR脱硝设备部件介绍3.3催化剂存放的注意事项催化剂模块应放在集装箱或木箱中储存，催化剂单体应平放。催化剂模块的堆放层数不能超过三层，并且地面必须铺垫方木网格，用来支撑催化剂模块。避免催化剂模块的机械损伤。催化剂一般存放在干燥处。3.4催化剂的安装注意事项建议从上到下安装，否则最下层催化剂用防水的油布或钢板来保护。催化剂安装完毕后，反应器、烟气通道和催化剂层必须保证清洁，以防催化剂污染和堵塞。建议在调试实验前安装催化剂模块，安装后尽早初次运行反应器，也就是说，试运行前的时间越短越好。八、氨气的危害1.氨是敏感性气体，很低的浓度即可被察觉。通常5—10ppm即可闻到臭气。2.即使很少量的氨，一进入眼睛，就会因刺激而流泪。一接触伤口，就会感到剧痛。3.即使极稀薄的氨气，持续吸入，也会引起食欲减退，并对胃有损害。4.浓度高的氨气，会直接侵害眼，咽喉等部位，引起呼吸困难，支气管炎，肺炎等，严重时会导致死亡。5.液氨及高浓度的氨，一旦进入眼睛，不仅感到疼痛，而且会溶入泪水中，侵害眼内部。不仅要长期治疗，还可能使视力减退，甚至失明。6.液氨如直接接触皮肤，会引起烫伤，冻伤等症状。注：1ppm即百万分之一本次讲解到此结束，谢谢！