燃煤電廠SCR脫硝技術(shù)及應(yīng)用課件

燃煤電廠SCR脫硝技術(shù)及應(yīng)用李又紅匡國強(qiáng)燃煤電廠SCR脫硝技術(shù)及應(yīng)用李又紅匡國強(qiáng)1

摘要圍繞燃煤電站煙氣排放污染，著重闡述目前發(fā)達(dá)國家普遍采用的減少NOx排放的最有效果的方法是選擇性催化還原法（簡稱SCR），詳細(xì)介紹SCR煙氣脫硝技術(shù)的原理、工藝流程、運(yùn)行控制等方面，以及對(duì)安裝SCR的建議。

關(guān)鍵詞

燃煤電廠；煙氣脫硝；選擇性催化還原摘要圍繞燃煤電站煙氣排放污染，著重闡述目2SelectiveCatalyticReductionDenitrificationTechnologyanditsApplicationinCaol-FiredPowerPlantLiYou-hongKuangGuo-qiang（ChangshaPowerStationCo.,LtdofHunanCHD,Changsha410203China）

AbstractAccordingthepollutionof

caol-firedpowerplantsfluegas,selectivecatalyticNOXreductioniswidelyusedinthedevelopedcountries,whichisanimportantmethodinthedenitrification.Thepaperemphasizedtointroducethetechnicalprinciple、ctaftprocess、runningcontrolsandmakesuggestionsinsetup.KeywordsCoalfiredpowerplant；Fluegasdenitrification；SelectiveCatalyticReductionSelectiveCatalyticReduct3

引言環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，尤其對(duì)一次能源消費(fèi)以燃煤為主的中國來說更加明顯，環(huán)境容量的不足已經(jīng)在經(jīng)濟(jì)上使我們付出了高昂的代價(jià)。據(jù)有關(guān)部門發(fā)布的資料顯示，從環(huán)境容量上計(jì)算，我國的NOX排放容量為1880億噸，如不趕緊采取措施，到2020年NOX排放量為3500萬噸，而我國NOx的排放中，燃煤電站鍋爐排放NOx占了相當(dāng)大的比重，因此對(duì)燃煤電站鍋爐煙氣中NOx的排放進(jìn)行控制已成為非常緊迫的任務(wù)。目前發(fā)達(dá)國家普遍采用的減少NOx排放的最有效果的方法是選擇性催化還原法（簡稱SCR）。

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1、SCR脫硝技術(shù)現(xiàn)狀選擇性催化還原（SCR）煙氣脫硝技術(shù)發(fā)明于美國，首先應(yīng)用在日本，但在歐洲得到光大。它是目前世界上發(fā)達(dá)國家普遍采用的減少NOx排放的方法，也是脫除NOx最有效的方法，這一技術(shù)在歐洲、美國、日本等發(fā)達(dá)國家的燃煤電廠得到廣泛的應(yīng)用，同時(shí)取得了很好的效果。目前世界上采用該技術(shù)最大的改造電站鍋爐容量為265MW，最大的新建鍋爐容量達(dá)1000MW，可以說該技術(shù)發(fā)展到今天已經(jīng)相當(dāng)成熟了，目前在我國國內(nèi)采用技術(shù)引進(jìn)、技術(shù)合作、合資方式來發(fā)展這項(xiàng)技術(shù)。1、SCR脫硝技術(shù)5

2SCR脫硝工藝

2.1技術(shù)原理該脫硝技術(shù)又稱干法煙氣脫硝，其工藝采用選擇性催化還原方法。在裝有催化劑的反應(yīng)器里與還原劑（主要使用原料為氨）反應(yīng)實(shí)現(xiàn)脫出氮氧化合物，其原理是在催化劑（使用鈦和鐵氧化物類催化劑）的作用下，向溫度約300℃～420℃的煙氣中噴入氨，將NOx還原成無污染的N2和H2O。主要反應(yīng)方程：

4NO+4NH3+O2 →4N2+6H2O2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O1NO2+1NO+2NH3→2N2+3H2O2S6燃煤電廠SCR脫硝技術(shù)及應(yīng)用ppt課件72.2工藝流程

SCR煙氣脫硝主要有煙氣系統(tǒng)、SCR反應(yīng)器與催化劑、催化劑填裝系統(tǒng)、氨供應(yīng)和儲(chǔ)存系統(tǒng)、電氣儀表與控制系統(tǒng)等組成。液氨由槽車運(yùn)送到液氨儲(chǔ)罐，液氨儲(chǔ)罐輸出的液氨在蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)為氨氣，并將氨氣加熱到常溫后送到氨氣緩沖罐儲(chǔ)存?zhèn)溆?，氨氣緩沖罐的氨氣經(jīng)調(diào)壓閥減壓后通過噴氨格柵的噴嘴噴入煙氣中與煙氣充分混合，再經(jīng)靜態(tài)混合器充分混合后進(jìn)入催化反應(yīng)器反應(yīng)，在一定發(fā)溫度范圍內(nèi)，在催化劑的作用下，氨氣與NOx發(fā)生催化氧化還原反應(yīng)，將NOx還原成N2和H2O。2.2工藝流程8

SCR脫硝反應(yīng)器在鍋爐尾部煙道的位置，有三種方案：

1、高粉塵布置方案：在空氣預(yù)熱器前300～420℃位置，如圖2.2.1；SCR脫硝反應(yīng)器在鍋爐尾部煙道的位置，有三種方案：92、低粉塵布置方案：在靜電除塵器和空氣預(yù)熱器之間，如圖2.2.2；2、低粉塵布置方案：在靜電除塵器和空氣預(yù)熱器之間，如圖2.210

3、尾部布置方案：布置在FGD（濕法煙氣脫硫裝置）之后，如圖2.2.3。布置示意圖及工藝流程如下：3、尾部布置方案：布置在FGD（濕法煙氣脫硫裝置）之11

根據(jù)目前常用催化劑活性特點(diǎn)，其反應(yīng)最佳溫度為300℃～420℃，而鍋爐尾部煙道溫度正處于其最佳反應(yīng)溫度內(nèi)，低粉塵布置方案和尾部布置方案均須加裝GGH加熱裝置等，故催化脫硝技術(shù)（SCR）一般推薦采用圖2.2.1高粉塵布置方案進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)。

2.3工藝特點(diǎn)脫硝反應(yīng)器高粉塵布置的工藝特點(diǎn)如下表根據(jù)目前常用催化劑活性特點(diǎn)，其反應(yīng)最佳溫度12序號(hào)項(xiàng)目特點(diǎn)１工藝在鍋爐省煤器和空預(yù)器之間的煙道加入反應(yīng)器２反應(yīng)式（氨）4NO+4NH3+O24N2+6H2O３反應(yīng)溫度３００℃～４２０℃４還原劑ＮＨ3、尿或氨水５ＮOx轉(zhuǎn)化率在ＮOx/NH3(摩爾比）﹦０.85～0.90時(shí)，ＮＯx轉(zhuǎn)化率可達(dá)到９０％６部分負(fù)荷工況運(yùn)行適應(yīng)度高７對(duì)鍋爐的影響１）不影響燃燒，不會(huì)對(duì)受熱面可能產(chǎn)生腐蝕，不影響液態(tài)排渣爐的排渣．2）對(duì)空預(yù)器可能產(chǎn)生腐蝕（NH4HSO4）3）增加煙氣阻力，約1000pa８ＳＯ2／ＳＯ3轉(zhuǎn)化率﹤１％９氨逃逸率﹤５％（６％Ｏ2），對(duì)不環(huán)境無影響１０催化劑有運(yùn)行損耗１１投資高１２運(yùn)行費(fèi)用高１３應(yīng)用情況多，約占９５％序號(hào)項(xiàng)目特點(diǎn)１工藝在鍋爐省煤器和空預(yù)器13

SCR煙氣脫硝的運(yùn)行成本很大程度上取決于催化劑的壽命，其使用壽命又取決于催化劑活性的衰減速度。催化劑失活分為物理失活和化學(xué)失活。典型化學(xué)失活包括堿金屬（如Na、K、Ca等）和重金屬（如As、Pt、Pb等）與催化劑表面上活性部位反應(yīng)引起催化劑中毒。物理失活主要指高溫?zé)Y(jié)、磨損、固體顆粒沉淀和堿金屬吸附在催化劑的毛細(xì)孔表面堵塞而引起催化劑活性破壞。SCR煙氣脫硝的運(yùn)行成本很大程度上取決于催化劑的壽命，14

2.4.1初次運(yùn)行在這煙氣清潔系統(tǒng)溫態(tài)試運(yùn)完、催化劑安裝之后盡早初次運(yùn)行反應(yīng)器，也就是說，試運(yùn)前的時(shí)間越短越好。如果SCR設(shè)備的前部分使用了防腐材料或涂層材料則必須保證他們不對(duì)催化劑有損傷。

2.4.2啟動(dòng)催化劑具有較高的抗熱沖擊性，在其露點(diǎn)以下通過催化劑孔道吸收銨鹽、硫酸、水和其它凝結(jié)性物質(zhì)。這些物體的蒸發(fā)可能會(huì)使催化劑的孔道破壞，一般情況下推薦升溫速度如下表2.4.2：2.4.1初次運(yùn)行15表2.4.2SCR啟動(dòng)升溫速度催化劑上游的煙氣溫度煙氣溫度的上升速率升到170℃最大5℃/min大于170℃最大50℃/min

2.4.3運(yùn)行溫度各種催化劑有不同的適用溫度范圍，一般來說，反應(yīng)器高粉塵布置SCR催化劑適用溫度為320℃～400℃。當(dāng)反應(yīng)溫度低于催化劑適用溫度下限時(shí)，NH3+SO3+H2O→NH4HSO4或2NH3+SO3+H2O→（NH4）2SO4減少與NOX反應(yīng)，同時(shí)生成物附著在催化劑表面，堵塞孔道，降低催化劑活性。當(dāng)反應(yīng)溫度高于催化劑適用溫度上限時(shí)，催化劑孔道易發(fā)生變形，導(dǎo)致有效通道和面積減少，從而使催化劑失去活性。同時(shí)需要控制在上游第一層催化劑前，在100%橫截面內(nèi)，溫度分布不均勻度不超過算術(shù)平均值20%。表2.4.2SCR啟動(dòng)升溫速度催化劑上游的16

2.4.4速度分布在運(yùn)行過程中流動(dòng)煙氣速度的控制相當(dāng)重要。在噴氨排上游，在煙氣管道100%橫截面內(nèi)控制煙氣流速變化不宜超過算術(shù)平均值15%。在SCR反應(yīng)器第一層催化劑上游，煙氣在90%橫截面內(nèi)的流速變化不宜超過算術(shù)平均值10%，在余下10%橫截面內(nèi)，煙氣的速度變化不宜超過算術(shù)平均值20%。2.4.4速度分布17

2.4.5氨的輸入與混合氨的用量是通過NH3/NOX的摩爾比率來控制的。當(dāng)摩爾比較小時(shí)，NH3和NOX的反應(yīng)不完全，NOX的轉(zhuǎn)化率低；當(dāng)摩爾比超過一定范圍時(shí)，NOX的轉(zhuǎn)化率不再增加，造成NH3的浪費(fèi)，泄露量增大，造成二次污染。一般來說，在催化劑上游煙氣中NH3/NOX的摩爾比，在90%橫截面內(nèi)不宜超過算術(shù)平均值5%；余下10%橫截面內(nèi)，該摩爾比不宜超過算術(shù)平均值10%。2.4.5氨的輸入與混合18

2.4.6吹灰為了保證催化劑表面的清潔，運(yùn)行過程中經(jīng)常使用吹灰器來除去灰塵和液滴，一般在鍋爐吹灰之后、機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行之后和SCR出現(xiàn)明顯壓降之后進(jìn)行吹灰。

2.4.7停機(jī)當(dāng)需要鍋爐停運(yùn)時(shí)，應(yīng)該注意在鍋爐熄火之前關(guān)閉NH3噴射開關(guān)。由于催化劑對(duì)NH3有一定的儲(chǔ)存能力，可以和煙氣中的NOX繼續(xù)反應(yīng)，同時(shí)使用通風(fēng)機(jī)冷卻催化劑，防止水和硫酸的低溫結(jié)露。2.4.6吹灰192.5工藝應(yīng)用

某燃煤電廠高含塵煙氣SCR脫硝處理的工藝設(shè)計(jì)參數(shù)如表2.5，于1999年投運(yùn)至今，各項(xiàng)指標(biāo)完全達(dá)到設(shè)計(jì)性能要求：表2.5序號(hào)參數(shù)單位設(shè)計(jì)值１處理煙氣量m3/h1700000２煙氣入口溫度℃387℃３入口NOX質(zhì)量濃度mg/m3650４出口NOX質(zhì)量濃度mg/m397.5５脫硝效率%85%６液氨消耗量Kg/h362７液氨泄露量mg/m33８壓降Pa950９催化劑蜂窩式KWH2.5工藝應(yīng)用

某燃煤電廠高含塵煙氣SCR脫硝處理的20

2.4運(yùn)行控制催化劑是SCR脫硝技術(shù)的核心。燃煤鍋爐使用的大多催化劑的主要成分為V2O5/TiO2，因?yàn)樗鼈兙哂休^高的抗SO3性能?？梢灾谱鞒啥喾N形狀，通常有蜂窩式和板式兩種形式，但由于蜂窩式催化劑優(yōu)良的耐久性、耐腐蝕性、高可靠性、高反復(fù)利用率、低壓降，故被廣泛使用，其斷面尺寸一般為150mm×150mm、長度800mm～1800mm的單體，有不同蜂窩孔徑，裝配在鋼制框架中形成模塊，靈活適用。2.4運(yùn)行控制21蜂窩式和板式催化劑比較如下表

表2.4蜂窩式和板式催化劑特性比較序號(hào)比較項(xiàng)目蜂窩式板式說明１觸媒床活性良良V2O5/TiO2２觸媒床體積小大蜂窩式空間面積大，板式多需20%～30%體積３抗飛灰磨損性一般優(yōu)板式更適用于高粉塵煙氣４抗堵塞性一般優(yōu)板式幾何形狀較少彎角５壓力損失一般一般６使用壽命長一般蜂窩式和板式催化劑比較如下表

表2.4蜂窩式和板22

SCR煙氣脫硝的運(yùn)行成本很大程度上取決于催化劑的壽命，其使用壽命又取決于催化劑活性的衰減速度。催化劑失活分為物理失活和化學(xué)失活。典型化學(xué)失活包括堿金屬（如Na、K、Ca等）和重金屬（如As、Pt、Pb等）與催化劑表面上活性部位反應(yīng)引起催化劑中毒。物理失活主要指高溫?zé)Y(jié)、磨損、固體顆粒沉淀和堿金屬吸附在催化劑的毛細(xì)孔表面堵塞而引起催化劑活性破壞。SCR煙氣脫硝的運(yùn)行成本很大程度上取決于催化劑的壽命，其23

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脫硝系統(tǒng)對(duì)預(yù)留SCR空間（或改造）鍋爐原有系統(tǒng)的影響對(duì)已經(jīng)安裝或預(yù)留SCR脫硝裝置的鍋爐，今后再實(shí)施SCR煙氣脫硝時(shí)將對(duì)原有的系統(tǒng)產(chǎn)生一定的影響，主要有下面幾個(gè)方面：

3.1一般來說，一臺(tái)處理煙氣量為1.7×106m3/h鍋爐所配置SCR反應(yīng)器和催化劑重量達(dá)到5000多噸，設(shè)計(jì)SCR反應(yīng)器支架時(shí)得考慮與原鍋爐鋼架的配合工作，如果相互間存在力傳遞，將影響鍋爐構(gòu)架的安全。3脫硝系統(tǒng)對(duì)預(yù)留SCR空間（或改造）鍋爐原有系統(tǒng)的影響24

3.2加裝SCR煙氣脫硝，鍋爐本體煙道需要重新設(shè)計(jì)和修改，煙道接口要盡量考慮煙氣流態(tài)的順暢，否則對(duì)鍋爐燃燒穩(wěn)定將產(chǎn)生一定的影響，同時(shí)避免對(duì)鍋爐本體的外力傳遞。

3.3加裝SCR煙氣脫硝后，空預(yù)器受到腐蝕的情況將發(fā)生變化，空預(yù)器漏風(fēng)率的變化，這些均是原配套的空預(yù)器考慮的，需要對(duì)空氣預(yù)熱器需重新選型和設(shè)計(jì)改造，否則將是影響整個(gè)機(jī)組性能。

3.4加裝SCR煙氣脫硝后，由于存在壓頭損失，引風(fēng)機(jī)的壓頭需要增加，對(duì)引風(fēng)機(jī)重新選型和設(shè)計(jì)改造，同時(shí)對(duì)整套煙風(fēng)系統(tǒng)范圍內(nèi)管道、設(shè)備以及鍋爐爐膛防爆壓力重新校核計(jì)算，對(duì)這些管道、設(shè)備的安全性進(jìn)行評(píng)價(jià)，否則將留下安全隱患。

3.5加裝SCR煙氣脫硝后，由于不可避免的氨的泄露（就是氨的逃逸），將對(duì)煙氣系統(tǒng)SCR裝置下游的腐蝕增加。3.2加裝SCR煙氣脫硝，鍋爐本體煙道需要重新設(shè)計(jì)和25

4對(duì)我國燃煤電廠SCR脫硝技術(shù)的建議

4.1同步安裝SCR裝置

SCR脫硝技術(shù)在國際上已經(jīng)相當(dāng)成熟，但在加裝SCR系統(tǒng)后對(duì)原有鍋爐機(jī)組的影響，如果能夠在建設(shè)燃煤電廠時(shí)同步安裝SCR裝置，從整體上來說節(jié)約投資，減少環(huán)境污染，同時(shí)增加鍋爐機(jī)組的安全性?；赟CR煙氣脫硝技術(shù)在我國國內(nèi)起步較晚，在同步建設(shè)時(shí)可按較高的脫硝效率進(jìn)行遠(yuǎn)期規(guī)劃，反應(yīng)器內(nèi)催化劑則按脫硝效率較低的方案近期實(shí)施。

4.2SCR與其它脫硝技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用

SCR工藝與鍋爐燃燒控制的組合應(yīng)用已經(jīng)是脫硝領(lǐng)域很成功的措施，在一定的程度上節(jié)約投資和運(yùn)行成本的同時(shí)，也滿足日益嚴(yán)格的大氣污染排放的要求。

4對(duì)我國燃煤電廠SCR脫硝技術(shù)的建議26

4.3盡早引進(jìn)適合我國煤質(zhì)的SCR技術(shù)進(jìn)行開發(fā)煤質(zhì)特性對(duì)脫硝效率、催化劑活性等有很大的影響。規(guī)范SCR技術(shù)市場，整頓滿目引進(jìn)，有針對(duì)性吸收國外先進(jìn)的SCR脫硝技術(shù)，集中開發(fā)適合我國煤質(zhì)的特點(diǎn)的SCR脫硝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化是我國SCR脫硝領(lǐng)域最關(guān)鍵的方向。