SCR脱硝工艺PPT

第一部分：概述烟气SCR脱硝工艺1、NOx的来源通常以NOx表示NO（90%）和NO2（10%）天然源：闪电、火灾、大气中NH3、N2O的氧化人为源：燃煤电厂、硝酸厂、汽车排放等2、NOx的危害性（酸雨的定义）降水pH5.6称为酸雨2、NOx的危害性（受酸雨破坏的红杉树）2、NOx的危害性（臭氧层受破坏）2、NOx的危害性（臭氧层受破坏）2、NOx的危害性（光化学烟雾事件）NOx与HC等污染物，在合适的气象、地理条件下，受强烈的光照后形成光化学烟雾。1940年首次出现于美国洛杉矶。现象：强烈刺激性的浅蓝色烟雾使能见度降低；行人眼睛红肿流泪，刺激呼吸系统，损害肺功能；橡胶开裂，植物叶片受毒变黄以致枯死。2、NOx的危害性（温室效应）2、NOx的危害性（温室效应—冰川溶化）3、NOx排放指标（标准）单位：mg/m3时段第1时段第2时段第3时段实施时间05年1月1日05年1月1日04年1月1日燃煤锅炉Vdaf＜10%15001300110010%≤Vdaf≤20%1100650650Vdaf＞20%450环保部门的要求，二期工程建成后，嵩屿电厂一、二期工程大气污染物的排放应按GB13223-2003第Ⅲ时段限值的一半控制，即：NOx控制浓度值为≤225mg/m3。3、NOx的排放指标（总量）2004年全国电厂NOx的排放量：655.7万吨2004年一期工程NOx的排放量：7211吨2005年一期工程NOx的排放量：7668吨环保部门要求的NOx排放指标：A、浓度≤225mg/m3。B、脱硝率＞60%现有的排放浓度：450~600mg/m34、NOx生的原因燃料型NOx热力型NOx4、NOx产生的原因燃料型NOxA、定义：空气中的氧与煤中氮元素热解产物发生反应，生成NOx。B、比例：占燃烧过程所产生NOx的75%～90%，是燃烧过程中NOx的主要来源。C、煤中氮量：煤中含氮0.5～3.0%热力型NOxA、定义：燃烧时空气中的N2和O2在高温下生成的NOx。B、条件：热力型NOx是在温度高于1500K时产生的，并随着温度的升高而增多。4、NOx产生的原因4、NOx产生的影响因素煤种（挥发份、氮量、固定碳）燃料温度过量空气系数（a值）反应区的烟气组成（O2、N2、CO等）反应停留时间煤粉细度过量空气系数a为最重要的影响因素5、NOx的控制技术主要有两大类：（1）低NOx燃烧技术在锅炉炉膛内减少煤燃烧生成NOx的量（2）烟气脱氮技术在烟气中脱除NOx，以减少向环境排放。5、NOx控制技术（低NOx燃烧技术）技术分类1、低过量空气燃烧2、空气分级燃烧、燃料分级燃烧3、烟气再循环等技术技术核心形成缺氧富燃料区，设法降低局部高温区的燃烧温度以抑制NOx的生成。1、空气分级燃烧实质：缺氧燃烧2、燃料分级燃烧实质：NOx被还原80%空气量20%空气量20%燃料80%燃料5、NOx控制技术（低NOx燃烧技术）5、NOx控制技术（DRB型低NOx燃烧器）5、NOx控制技术（低NOx燃烧模拟图）5、NOx的控制技术（烟气脱硝）SelectiveNon-CatalyticReduction(SNCR)选择性非催化还原法（氨和尿素在1000°C下发生反应）：工艺简化，但脱氮效率较低。SelectiveCatalyticReduction(SCR)选择性催化还原法(SCR)（在450°C喷射氨水和空气，用V-Mo催化剂使NOx转化为N2和蒸汽）*被广泛的应用*不利的因素有：氨水的挥发*NH3/尿素存储烟气SCR脱硝工艺第二部分：SCR工艺与设备1、烟气SCR脱硝原理（化学反应原理）在氮氧化物(NOx)选择催化还原过程中，通过加氨(NH3)可以把NOx转化为氮气(N2)和水(H2O)。主要的化学反应方程式如下：4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O6NO+4NH3→5N2+6H2O1、烟气SCR脱硝原理（化学反应机理）氨首先被催化剂活化成氨基，再与烟气中的NO偶合，形成了极易降解为N2和H2O的亚硝基中间产物。随着还原态的催化剂被烟气中的氧气所氧化，催化剂得到复原，实现了催化循环。.NO.1/2H2ONH3NVOOOOHHHNVOOOOHHHNVOOOOHHNHONNH2OVOOOOH.VOOOO1/4O2..1、烟气SCR脱硝原理（化学反应过程）原烟气NH3催化剂层NOxNOxNOxNH3NH3NH3NOxNOxN2N2H2OH2OH2O净烟气1、烟气SCR脱硝原理（化学反应过程）NH3NOxN2H2O2、烟气SCR脱硝工艺（反应器简图）净烟气原烟气催化剂整流器喷氨2、烟气SCR脱硝工艺（工艺简图）3、烟气SCR工艺（#2机反应器布置侧面图）KLOP导流板省煤器整流层运行层备用层膨胀节灰斗空预器一次风机FL39650mmFL34550mmFL26500mmFL18690mmFL13990mmMN图例新增的设备原有的设备改造的立柱原有的立柱混合器注氨格栅4、烟气SCR脱硝工艺（主要技术指标）项目单位设计值锅炉烟气流量Nm3/h1010466NH3逃逸率Vol.ppm≤3设计脱硝效率%60SO2转化成SO3的百分率%≤14、烟气SCR脱硝工艺（主要经济指标）每台机每小时耗氨量为110Kg，4台机每天耗氨量约为10吨4台机年耗量为3300吨（按100%负荷，7500hr计）4台机年耗氨总费用约为1000万元，（按3100元/吨氨计）5、烟气SCR设备（反应器基础与砼支承）#1机反应器基础改造#1机反应器砼支座5、烟气SCR设备（反应器安装图）反应器钢架安装图反应器壳体安装图5、烟气SCR设备（稀释风机）为保证氨（NH3）注入烟道的绝对安全以及均匀混合，将氨浓度降低到爆炸极限（其爆炸极限：在空气中体积比为15％～28％）下限以下，控制在5％以内。一期风机房布置在反应器前侧二期风机房布置在反应器后侧5、烟气SCR设备（AIG示意图）氨注入栅格（AIG）包含有注射喷嘴的集管和支管。每个反应器配1根母管，12根支管，每根支管上有6个喷嘴。一、二期喷嘴数量有差异。PIFIFIFIFIFIFIFIFIFI烟道稀释后的氨气支管母管5、烟气SCR设备（AIG实物图）氨注入栅格（AIG）上的集管和支管一期施工中AIG二期施工中AIG5、烟气SCR设备（AIG-喷嘴）白色金属部分为注氨喷嘴氨母管调节阀流量计烟道喷嘴AIG喷嘴分布示意图5、烟气SCR设备（吹灰器）吹灰器的作用是定期吹去催化剂层上的积灰5、烟气SCR设备（氨站-参数）氨站设3座100m3的氨储罐，储存的氨数量为165吨，满足电厂4台机组锅炉脱硝15天储存量的需要。汽化器：3台，气化能力约500kg/h（液氨转为气氨）稳压罐：约4m3（储存气氨）4氨中和装置、消防装置、卸氨装置、劳保（洗眼器）等5、烟气SCR设备（氨站-水喷淋中实景）氨罐四周的喷淋头用于氨气泄漏时应急喷淋及夏季高温下罐体的降温喷淋。5、烟气SCR设备（后石电厂氨站）参照对比图5、烟气SCR设备（氨站-设备图片）气化器压缩机5、烟气SCR设备（SCR反应器实景图片）嵩屿电厂#3机SCR反应器嵩屿电厂#2机SCR反应器5、烟气SCR设备（SCR反应器实景图片）嵩屿电厂#2-#4机SCR反应器嵩屿5、烟气SCR设备（SCR反应器实景图片）台塑集团SCR反应器漳州后石电厂SCR反应器5、烟气SCR设备（SCR反应器实景图片）江苏太仓电厂SCR反应器6、运行机组改造（对原空预器的影响）150160170180190200210220230240110100二氧化硫浓度/ppmNH3=1ppmNH3=2ppmNH3=5ppmNH3=10ppm硫酸氢铵的凝固点/℃NH3+SO3——（NH4）2SO4+NH4HSO4烟气经SCR处理后，少量未参加脱硝反应的NH3会与SO3反应生成NH4HSO4和(NH4)2SO4，对空预器造成粘污、堵塞。6、运行机组改造（对空预器的影响对策）常规空预器冷端腐蚀区仅在冷端100mm-200mm的范围内，在增加了SO3转化率后，硫酸露点通常上升5℃-10℃，预热器冷端受硫酸腐蚀区范围将上升到250mm-450mm，原有空预器的冷段305mm高度就显得不够了。因此，为不影响机组的正常运行，对空气预热器进行了改造。原空预器3层传热元件更换为2层，取消中间传热元件。热端的材质由A3钢更换为Corten钢，冷端的材质则由Corten钢更换为搪瓷表面，转子分格改24分格为48分格。6、运行机组改造（对策-波纹板更换）改造后热端DU型板改造后冷端DNF型板6、运行机组改造（引风机）在脱硝效率为60%和90%的情况下，SCR增加的烟气阻力分别为680Pa和870Pa，引风机大约需增加1000Pa的压头来弥补增设脱硝装置后所引起的风压损失。改造后的引风机仍采用动叶可调轴流式风机，出力由原来的211.8m3/s变为230.8m3/s，风压则由原来的3100Pa左右上升为4090Pa，烟气SCR脱硝工艺第三部分：SCR催化剂1、催化剂的分类主要有三大类：贵金属（低温条件使用、对SO2氧化作用强）金属氧化物（中温条件使用，本工程选用）沸石分子筛（高温条件使用）2、催化剂的成份以V2O5-WO3（MoO3）/TiO2为例：TiO2：90%左右（w/w）V2O5：0.3-1.5%（w/w）WO3、MoO3（分别约为10%和6%，w/w）注：WO3、MoO3一般只选用其中一种3、催化剂各成份的作用以V2O5-WO3（MoO3）/TiO2为例：TiO2：起载体作用V2O5：催化反应的活性组分，降解NOx，同时会把SO2氧化为SO3。WO3、MoO3：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。4、商用催化剂的型式（比较图）平板式催化剂（后石电厂）蜂窝式催化剂（嵩屿电厂）4、商用催化剂的型式（比较图）平板式催化剂（后石电厂）蜂窝式催化剂（嵩屿电厂）4、商用催化剂的型式（比较图）平板式催化剂（后石电厂）蜂窝式催化剂（嵩屿电厂）5、蜂窝式催化剂的外形不同气流孔径的催化剂模块5、催化剂制造过程5、催化剂的箱体（实景图）催化剂箱体（共64个模块）模块间的密封6、催化剂的分层布置（示意图）每层的催化剂：6箱×7=42箱原烟气(Spare)运行层备用层原烟气(Spare)吹灰器6、催化剂在烟道中的布置（示意图）H整流层催化剂运行层催化剂备用层导流板催化剂箱体DW每个反应器的催化剂：2层+1层备用每台炉有2个反应器6、催化剂的组装（示意图）氨喷射格栅外壳支撑结构出口烟道催化剂块起重机进口烟道6、催化剂的箱体（安装图）吊装中的催化剂箱体安装中的催化剂箱体6、催化剂层（安装后的实景图）7、催化剂的参数项目规格类型蜂窝型催化剂模块孔径7.0mm催化剂模块孔数21孔×21孔催化剂块尺寸150mm×150mm×606mmSV值6,890h-1每台炉的总催化剂量146.5m3持续运行的最高温度410℃持续运行的最低温度300℃短期运行的最高温度450℃短期运行的最低温度280℃8、影响催化降解效果的因素（1）反应温度反应温度决定着反应速度和反应活性。目前的SCR系统大多设定在320℃～420℃之间。（2）空间速度空间速度是烟气在催化剂容积内的停留时间尺度。空间速度大，烟气在反应器内的停留时间短，则反应有可能不完全。一般在2500～3500ｈ-1。（3）烟气流型及与氨的湍流混合在工程设计中必须重视烟气的流场，喷氨点应具有湍流条件以实现与烟气的最佳混合，形成明确的均项流动区域。（4）催化剂的类型、结构和表面积催化剂是SCR系统中最关键的部分，其类型、结构和表面积都对脱除NOx效果有很大影响。烟气SCR脱硝工艺第四部分：运行与管理2、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。MeOMeMeOMeNa（K）OOHNa+（K+）OO酸性中心3、催化剂的砷中毒砷(As)中毒主要是由烟气中的气态As2O3引