煙氣脫硝技術(shù)培訓(xùn)課件

1、煙氣脫硝技術(shù)1脫硝技術(shù)概述2脫硝技術(shù)（SCR工藝、催化劑、還原劑）4其他注意事宜3脫硝工程圖片瀏覽氮氧化物污染及環(huán)保要求1、氮氧化物的危害氮氧化物（NO x）是一種重要的大氣污染物，產(chǎn)生的危害如下: 1、進酸雨的生成； 2、增加近地層大氣的臭氧濃度，產(chǎn)生光化學(xué)煙霧，影響能見度， 3、對人體有強烈的刺激作用，引起呼吸道疾病，嚴重時會導(dǎo)致死亡；從NO2污染世界地圖上看世界各國NO x 污染嚴重，歐洲、北美和中國部分地區(qū)的大城市大氣中NO2濃度非常高，中國已成為NO2排放的重災(zāi)區(qū)；根據(jù)國家環(huán)境監(jiān)測站提供的數(shù)據(jù)也表明中國的氮氧化物污染非常嚴重，一些城市和地區(qū)的氮氧化物濃度超標，在部分城市已經(jīng)出現(xiàn)光化學(xué)

2、煙霧。世界范圍內(nèi)的NOx污染現(xiàn)狀大氣NO2濃度世界地圖歐洲宇航局Envisat衛(wèi)星 2003年1月至2004年6月2、NOx污染物的概述電廠NOx的產(chǎn)生主要是由燃料（煤、燃氣、燃油等）燃燒產(chǎn)生的。NOx是指NO、N2O、NO2、N2O4等的混合物，其中最主要的氮氧化物有NO和NO2。盡管燃燒過程中產(chǎn)生的NO的量比NO2多，在大氣中NO會被氧化成NO2，所以NOx是以NO2的形式表示。燃燒中產(chǎn)生的NOx的組成中NO占9095，NO2占105。燃燒溫度越高，NO/NO2比越高。3、NOx污染物的產(chǎn)生快速型NOX：在富燃料燃燒時產(chǎn)生情況，燃煤過程一般不予考慮。熱力型NOX：在高溫燃燒時產(chǎn)生，高于15

3、00生成量會比較多。 燃料型NOX：燃料中固有的氮化合物經(jīng)過復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)后生成，燃料型NOX 約占整個生成的NOX7095%。 氮氧化物排放的經(jīng)驗值： 老燃煤電廠無低氮燃燒器 9001000mg/Nm3； 新建電廠有低氮燃燒器 550500mg/Nm3，有時候可以低于500mg/Nm3。 4、中國燃煤電廠NOx排放標準燃煤電站鍋爐氮氧化物排放標準GB13223-2003（單位：mg/m3）時段第1時段第2時段第3時段實施時間2005.1.12005.1.12004.1.1燃煤鍋爐Vdaf20450對于環(huán)境容量有限和經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)的電廠可執(zhí)行更加嚴格的NOx的排放標準從2004年7月1日起，開始

4、對NOX征收排污費，征收標準為0.6元/污染當量數(shù)，預(yù)計NOx排污費征收標準還將有所提高。隨著國家環(huán)保政策的相繼出臺，NOx的排放濃度將收到越來越嚴格的控制，特別是“長三角”、“珠三角”、“津、京、唐”以及經(jīng)濟發(fā)達城市和環(huán)境重點保護區(qū)域?qū)Ox的排放將成為控制的重點。如:北京市鍋爐大氣污染排放標準（DB11/139-2007）對于新建、擴建、改建鍋爐，氮氧化物排放限值為：100mg/m3(電站鍋爐)，150mg/m3 (工業(yè)鍋爐)對于在用鍋爐氮氧化物排放限值為(電站鍋爐) ：250mg/m3(I時段)，100mg/m3 (II時段) 第I時段為自本標準實施之日起至2008年6月30日；第II時

5、段為自2008年7月1日起實施。 一、脫硝技術(shù)的概述1、目前國內(nèi)脫硝系統(tǒng)的特點2、電廠的氮氧化物的排放控制技術(shù)目前商用的氮氧化物排放控制技術(shù)A、燃燒中脫硝：1、低NOx燃燒器（LNB） 2、空氣分級燃燒（OFA）、 3、 燃料分級燃燒、 4、 煙氣再燃等；B、煙氣脫硝： 1、選擇性催化還原（SCR）、 2、 選擇性非催化還原（SNCR）、 3、SCR/SNCR聯(lián)用。3、選擇性催化還原脫硝工藝SCRSCR脫硝技術(shù)是指使用還原劑（NH3等）在合適的溫度范圍在有氧條件下在催化劑的作用下將NO x選擇性的還原為無害的氮氣和水；SCR脫硝技術(shù)具有脫硝率高，選擇性好，成熟可靠等優(yōu)點，是國外電站廣泛采用的脫

6、硝技術(shù)；SCR技術(shù)首先在七十年代后期在日本的工業(yè)電站得到應(yīng)用，隨后在歐洲、美國等地區(qū)得到廣泛的應(yīng)用。 優(yōu)點有： 1、最大的脫硝率可以大于80，使得NH3的消耗量最優(yōu)化， 2、其運行溫度范圍較低在250400； 缺點 1、要考慮流場分布、溫度分布和氨氮比的分布，對設(shè)計要求較高，設(shè)計比較復(fù)雜， 2、需要氨儲存系統(tǒng)、吹掃系統(tǒng)、催化劑等，會使得制造和運行成本較高。 3、低于250生成的硫酸氫銨會導(dǎo)致催化劑小孔堵塞；溫度高于400會發(fā)生其他副反應(yīng)（或者催化劑破壞）導(dǎo)致脫硝率下降。 4、催化劑占脫硝系統(tǒng)40%的成本，投資運行費用較高。4、選擇性催化還原脫硝工藝SCR特點：SO2 + O2SO3 轉(zhuǎn)化率小于

7、1；氨消耗量低，脫硝后氨逃逸率低：13ppm，對后續(xù)設(shè)備影響較小；脫氮效率8090，甚至更高（可達95） 溫度窗口寬：300420，對主機負荷、煤種變化適應(yīng)性強。5、選擇性非催化還原脫硝工藝SNCRSNCR技術(shù)是非觸媒的爐內(nèi)噴射工藝。SNCR是由美國Exxon公司首先開發(fā)成功、首先在日本得到商業(yè)應(yīng)用；SNCR無需催化劑，選擇的還原劑與SCR相同，也為NH3、氨水或尿素 SNCR以還原劑在鍋爐上方和水平煙道噴入，與煙氣中的NO x有選擇的反應(yīng)生成無害的N2和H2O；5、選擇性非催化還原脫硝工藝SNCRSNCR的優(yōu)點 1、SNCR工藝的反應(yīng)溫度為9001100，溫度窗口較窄，脫硝率不高，一般為50

8、60%。 2、SNCR改造投資成本較低，比較適合對現(xiàn)有鍋爐的SNCR改造。 SNCR的缺點 1、氨耗量高； 2、混合均勻的難度大，所以其脫硝率較低，只有5060。 3、SNCR的投資較低，但是其氨逃逸量較大，會進入鍋爐中產(chǎn)生不良的影響，因為電廠煙氣中含有較多量的SO2，會生成硫酸銨或硫酸氫銨導(dǎo)致腐蝕。 4、SNCR在電廠應(yīng)用較少，在垃圾焚燒爐或小型爐中有較多的應(yīng)用。6、SCR/SNCR聯(lián)用脫硝工藝為了克服SCR和SNCR這兩種方法的缺點，提出了SCR/SNCR聯(lián)用技術(shù)，即在高溫區(qū)使用SNCR法，在爐膛內(nèi)噴入還原劑將NOx還原；在尾部煙道中安裝SCR反應(yīng)器。SNCR/SCR混合法可利用逃逸的氨作

9、為后部SCR的還原劑，從而可使其脫硝效率逐步升級最終可達到70%以上。由于兩種工藝聯(lián)用，由于脫硝后的氨氮以及煙氣成分分布以及工藝參數(shù)很難精確測定，因此控制調(diào)試難度較大。6、SCR/SNCR聯(lián)用脫硝工藝應(yīng)用于SNCR法的化學(xué)還原劑被設(shè)計成在爐內(nèi)脫硝后之余氨再進入SCR的催化劑實施再脫硝。安全的還原劑為尿素，其后加的SCR可以省去AIG（Ammonia Injection Grid）系統(tǒng)。7、SCR、SNCR以及SCR/SNCR聯(lián)產(chǎn)的比較主要成熟技術(shù)SCRSNCR/SCR聯(lián)產(chǎn)SNCR1還原劑NH3或尿素尿素或NH3尿素或NH3 2反應(yīng)溫度300400前段:9001100，后段:3204009001

10、1003催化劑成份主要為TiO2， V2O5 WO3 后段加裝少量催化劑(成份同前)不使用催化劑4脫硝效率70%90%40%90%大型機組25%40%，小型機組配合LNB、OFA技術(shù)可達80%5SO2/SO3氧化會導(dǎo)致SO2/SO3氧化SO2/SO3氧化較SCR低不導(dǎo)致SO2/SO3氧化6NH3 逃逸35ppm35ppm左右510ppm7對空氣預(yù)熱器影響催化劑中的V、Mn、Fe等多種金屬會對SO2的氧化起催化作用， SO2/SO3氧化率較高，而NH3與SO3易形成NH4HSO4造成堵塞或腐蝕SO2/SO3氧化率較SCR低，造成堵塞或腐蝕的機會較SCR低不會因催化劑導(dǎo)致SO2/SO3的氧化，造成

11、堵塞或腐蝕的機會為三者最低8系統(tǒng)壓力損失催化劑會造成較大的壓力損失（100mmH2O）催化劑用量較SCR小，產(chǎn)生的壓力損失相對較低(40-60mmH2O) 沒有壓力損失9燃料的影響高灰分會磨耗催化劑，堿金屬氧化物會使催化劑鈍化影響與SCR相同無影響10鍋爐的影響受省煤器出口煙氣溫度的影響 受爐膛內(nèi)煙氣流速、溫度分布及NOx分布的影響(需做計算機模擬分析)與SNCR/SCR混合系統(tǒng)影響相同(需做計算機模擬分析)11占地空間大（需增加大型催化劑反應(yīng)器和供氨或尿素系統(tǒng)）較小(需增加一小型催化劑反應(yīng)器，無需增設(shè)供氨或尿素系統(tǒng))小(鍋爐無需增加催化劑反應(yīng)器)12使用業(yè)績多數(shù)大型機組成功運轉(zhuǎn)經(jīng)驗多數(shù)大型機

12、組成功運轉(zhuǎn)經(jīng)驗多數(shù)大型機組成功運轉(zhuǎn)經(jīng)驗7、SCR、SNCR以及SCR/SNCR聯(lián)產(chǎn)的比較 從SCR、SNCR和SCR/SNCR聯(lián)產(chǎn)的比較表中可知：SCR法脫硝效率高，氨逃逸量低，可滿足嚴格的排放標準，但初投資高，發(fā)達國家多有采用；SNCR法雖然脫硝效率不高，氨逃逸量較大，其投資少、運行成本低，在發(fā)展中國家有較多應(yīng)用； SCR/SNCR聯(lián)產(chǎn)經(jīng)濟行和效率性的綜合較好，目前投運較少。三種方法各有千秋，在世界范圍內(nèi)都得到較快的發(fā)展，目前采用SCR工藝技術(shù)的項目最多，數(shù)量是SNCR的兩倍左右。二、脫硝技術(shù)（SCR工藝、催化劑、還原劑） 1、SCR脫硝技術(shù) SCR脫硝技術(shù)是使用氨水溶液或者尿素作為還原劑。

13、煙氣與經(jīng)計量的 氨在脫硝反應(yīng)器（DeNOx Reactor）入口前均勻地混合。然后混合氣體通過催化劑模組，在催化劑表面，經(jīng)催化合成氮氣和水蒸汽。在電廠煙氣NOx中NO占95，所以NO的反應(yīng)是SCR脫硝的主反應(yīng)。SCR脫硝技術(shù)具有脫硝率高，選擇性好，成熟可靠等優(yōu)點，是國外電站廣泛采用的脫硝技術(shù)。按SCR設(shè)備設(shè)置在煙道不同位置，分為：a、高灰布置b、低灰布置c、尾端布置 SCR Configuration OptionsSCR 的布置Boiler鍋爐NH3SCRAir Heater空氣預(yù)熱器Air空氣ESP靜電過濾器FGD煙氣去硫Stack煙囪SCRStackFGDAir HeaterAirNH3

14、BoilerHot-Side ESP靜電過濾器熱端FGDESPAirAir HeaterStackFuel燃料NH3SCRRegenerative Heat再生熱 Exchanger換熱器Duct Burner管道燃燒器High Dust高灰分Low Dust低灰分Tail End尾端Boiler202、SCR布置形式的選擇雖然在高灰SCR（HD-SCR）系統(tǒng)中催化劑長期處于高濃度粉塵的煙氣中，更易造成催化劑中毒、磨損、堵塞等，但由于催化劑位于省煤器和空預(yù)器之間，與催化劑活性溫度窗口一致(300 450)，而且隨著催化劑的進步，現(xiàn)在的催化劑供應(yīng)商一般都確保催化劑三年以上的使用壽命，因此目前燃煤

15、電廠SCR多采用高灰布置，國內(nèi)采用的電廠SCR脫硝系統(tǒng)均為高灰布置形式。鍋爐NH3 噴注脫硝反應(yīng)器空氣預(yù)熱器NH3 混合器 蒸發(fā)器NH3 液化罐靜電除塵器引風(fēng)機煙囪換熱器增壓風(fēng)機脫硫系統(tǒng)送風(fēng)機SAH蓄壓器3、鍋爐SCR脫硝系統(tǒng)裝置的基本流程4、SCR反應(yīng)器 示意圖18觸媒框架結(jié)構(gòu)(垂直流型)4、脫硝反應(yīng)器的示意圖觸媒層備用層吹灰器NH3 噴嘴 (AIG)催化劑安裝設(shè)備導(dǎo)葉片整流器(緩沖層)煙氣4、SCR反應(yīng)器系統(tǒng)SCR反應(yīng)器由反應(yīng)器殼體、催化劑模塊、催化劑吊裝設(shè)備，催化劑支撐框架和吹灰器等，其中催化劑是SCR系統(tǒng)的關(guān)鍵。5、高灰段布置對主機設(shè)備的影響氨的逃逸對下游設(shè)備及系統(tǒng)影響：1、氨結(jié)晶鹽吸

16、附在下游空預(yù)器、除塵器、煙道上，造成設(shè)備堵塞和腐蝕。2、增加系統(tǒng)的阻力，增加運行費用等。6、催化劑的概述SCR催化劑是SCR脫硝系統(tǒng)的核心，作用是控制反應(yīng)速度，加速需要的反應(yīng)的發(fā)生，抑制不需要的副反應(yīng)的發(fā)生。DeNOx催化劑是由活性金屬（氧化物）負載在大比表面積的催化劑載體物質(zhì)，如Al2O3、TiO2和SiO2等。SCR催化劑使用的活性物質(zhì)主要是過渡金屬元素（氧化物），如V2O5和WO3、MoO3等。催化劑一般在300420脫硝效率高、選擇性好、抗毒性強、運行可靠。7、催化劑的成分SCR催化劑最主要活性成分為V2O5；其主要載體為TiO2。其成分的組成以及比例，根據(jù)煙氣中成分含量以及脫硝性能保

17、證值不同。8、SCR催化劑的類型SCR催化劑一般分為平板式、蜂窩式和波紋板式三種。平板式蜂窩式波紋板式9、不同類型SCR催化劑的比較蜂窩狀催化劑板式催化劑波紋板式催化劑系統(tǒng)陶制均勻，整體充滿活性成分以金屬為載體，表面涂層為活性成分。波紋狀纖維做載體，表面涂層為活性成分。特點表面積大、活性高、催化體積?。淮呋钚晕镔|(zhì)比其他類型多5070%； 催化再生仍保持選擇性。表面積小，催化劑體積大； 生產(chǎn)簡便，自動化程度高；煙氣通過性好，但上下模塊間易堵塞；實際活性物質(zhì)比蜂窩式少50%；上下模塊之間易堵塞。表面積介于蜂窩式與板式之間，重量輕；生產(chǎn)自動化程度高；活性物質(zhì)比蜂窩式少70%；煙氣流動性很敏感；上下

18、子模塊之間易堵塞。廠家康寧、三菱、DKC(或KWH)、Ceram、Argillon等Babcock Hitachi、Argillon等Topsoe等適用范圍高塵及低塵均適用高塵及低塵均適用主要用于低塵，也有用于高塵市場情況蜂窩式催化劑表面積大、活性高、體積小等突出優(yōu)點，目前占據(jù)了80%的市場份額，板式催化劑比例其次，波紋板最少。10、標準催化劑模組催化劑一般采用標準模組拼接，在反應(yīng)器的設(shè)計以及催化劑層數(shù)的選擇中應(yīng)予以充分考慮。11、催化劑中毒 催化劑中毒分為以下幾種情況：燒結(jié)、化學(xué)成分的改變反應(yīng)物和其他物質(zhì)對催化劑微孔的堵塞：催化劑的形狀發(fā)生改變：12、催化劑的再生對于脫硝裝置中運行時間較長、

19、失效的催化劑，可以采用再生的方式，重新提升催化劑的活性。經(jīng)再生后的催化劑其活性可恢復(fù)到初始的90以上，但對其機械壽命基本不能延長，仍由催化劑原始設(shè)計性能決定。催化劑再生分為兩種方式：現(xiàn)場再生和廠內(nèi)再生。兩種方式再生原理基本相同。再生方法目前主要采用催化劑二次浸漬干燥煅燒再生。即將失效催化劑磨除表面覆蓋物后，放入偏釩酸銨或其他活性溶液浸漬，增加催化劑的活性物質(zhì)，再經(jīng)過干燥和煅燒后即可。13、催化劑的回收處理對于失效催化劑，在更換下來后如無法進行再生，則需進行回收處理。在日本有嚴格的法律規(guī)定，在催化劑的最初報價中應(yīng)包括了廢棄催化劑回收處理的費用，催化劑廠商必須要負責廢棄催化劑的回收處理。而在中國，

20、雖然目前無相關(guān)規(guī)定和要求，但根據(jù)目前國內(nèi)已建或在建的脫硝工程情況來看，國內(nèi)脫硝催化劑的回收處理也均包含在催化劑廠家工作范圍內(nèi)。目前各催化劑生產(chǎn)廠家均沒有單獨的回收處理設(shè)備和裝置，廢棄催化劑均交于專業(yè)廢棄物處理公司進行處理。廢棄催化劑的處理方式一般為以下三種：處理后填埋破碎后與煤混燒熔融焚燒（可由鋼鐵廠處理）14、脫硝還原劑SCR系統(tǒng)可采用液氨、氨水、尿素等作為還原劑；所有反應(yīng)劑的有效成分都是NH3。尿素通過加熱可分解出NH3；氨水通過蒸發(fā)可分離出NH3。 液氨（純氨）：可以直接通過蒸發(fā)形成NH3，向脫硝系統(tǒng)提供還原劑。氨水和尿素：需分解才能制備得到NH3，并產(chǎn)生水和CO2等副產(chǎn)物。采用氨水作為

21、制備劑時，一般選用2030%濃度的氨水；采用尿素溶液作為制備劑時，一般選用4050%濃度的尿素溶液。15、液氨制備系統(tǒng)液氨的特性無水氨（Anhydrous Ammonia)，又名液氨，為GB12268-90規(guī)定之危險品，危險物編號23003無色氣體,有刺激性惡臭味。分子式NH3。分子量17.03。相對密度0.7714g/l。熔點-77.7。沸點-33.35。自燃點651.11。蒸氣密度0.6。蒸氣壓1013.08kPa(25.7) ,水溶液呈強堿性。蒸氣與空氣混合物爆炸極限16-25%(最易引燃濃度17%)，氨和空氣混合物達到上述濃度范圍遇明火會燃燒和爆炸,16、液氨制備系統(tǒng)液氨制備系統(tǒng)包括以

22、下幾個分子系統(tǒng)：1）液氨卸料系統(tǒng)2）液氨儲存系統(tǒng)3）液氨蒸發(fā)系統(tǒng)4）收集稀釋系統(tǒng) 5）消防冷卻系統(tǒng)17、液氨制備系統(tǒng)流程圖18、液氨制備系統(tǒng)工程圖片（外高橋）19、液氨制備系統(tǒng)工程圖片NH3 儲罐NH3 蒸發(fā)器NH3 緩沖罐NH3 卸料20、氨水制備系統(tǒng)氨水的特性1. 理化特性： 有水氨（Ammonia Water)，氨溶液（35%含氨50% ），為GB12268-90規(guī)定之危險品，危險物編號為220252. 對人體的危害性：氨水對生理組織具有強烈腐蝕作用，進入人體之途徑有四種：1）吸入方式；2）皮膚接觸：3）眼睛接觸：4）吞食等。其暴露途徑與液氨非常相似，而對人體的危害可能造成嚴重刺激或灼傷、角膜傷害、反胃、嘔吐、腹瀉等現(xiàn)象，也可能造成皮膚病、呼吸系統(tǒng)