SCR尿素?zé)峤夥撓跸到y(tǒng)主要參數(shù)及運(yùn)行調(diào)整ppt課件

1、.,SCR尿素?zé)峤夥撓跸到y(tǒng)主要參數(shù)及運(yùn)行調(diào)整,運(yùn)行部：李紀(jì)紅,.,目錄,第一部分：脫硝系統(tǒng)簡(jiǎn)介 第二部分：主要系統(tǒng)及參數(shù)控制 第三部分：脫硝相關(guān)計(jì)算 第四部分： SCR脫硝系統(tǒng)運(yùn)行中常見問(wèn)題及對(duì)策,.,一、脫硝系統(tǒng)簡(jiǎn)介,氮氧化物是造成大氣污染的主要污染源之一。 通常所說(shuō)的氮氧化物有多種不同形式：N2O、NO、NO2、N2O3、N2O4 和 N2O5，其中NO 和NO2 是主要的大氣污 染物。 我國(guó)氮氧化物的排放量中70來(lái)自于煤炭的直接燃燒，電力工業(yè)又是我國(guó) 的燃煤大戶，因此火力發(fā)電廠是NOx 排放的主要來(lái)源之一。NOX的產(chǎn)生是燃料燃燒過(guò)程中進(jìn)行熱分解，進(jìn)一步氧化生成的。 控制NOx 排放的技

2、術(shù)指標(biāo)可分為一次措施和二次措施兩類，一次措施是 通過(guò)各種技術(shù)手段降低燃燒過(guò)程中的NOx 生成量（如采用低氮燃燒器）；二次措 施是將已經(jīng)生成的NOx通過(guò)技術(shù)手段從煙氣中脫除（如SCR、SNCR）。,.,1.1、選擇性非催化還原法原理：,選擇性非催化還原法（SNCR），是在無(wú)催化劑存在條件下向爐內(nèi)噴入還原劑氨或尿素，將NOx 還原為N2 和H2O。還原劑噴入鍋爐折焰角上方水平煙道 （9001000），在NH3/NOx 摩爾比23 情況下，脫硝效率3050。在 950左右溫度范圍內(nèi)，反應(yīng)式為： 4NH3+4NOO24N2+6H2O 當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)，會(huì)發(fā)生如下的副反應(yīng)，又會(huì)生成NO： 4NH3+5O24

3、NO+6H2O 當(dāng)溫度過(guò)低時(shí)，又會(huì)減慢反應(yīng)速度，所以溫度的控制是至關(guān)重要的。該工藝 不需催化劑，但脫硝效率低，高溫噴射對(duì)鍋爐受熱面安全有一定影響。 存在的問(wèn)題是由于溫度隨鍋爐負(fù)荷和運(yùn)行周期而變化及鍋爐中NOx 濃度的不規(guī)則性， 使該 工藝應(yīng)用時(shí)變得較復(fù)雜。在同等脫硝率的情況下，該工藝的NH3 耗量要高于SCR 工藝，從而使NH3 的逃逸量增加。,.,1.2、選擇性催化還原法原理：,選擇性催化還原法是通過(guò)使用適當(dāng)?shù)拇呋瘎?，反?yīng)可以在 200450的范圍內(nèi)有效進(jìn)行。 在 NH3/NOx 為 1（摩爾比）的條件下，可以得到 80%90%的脫硝率。在反應(yīng)過(guò)程中， NH3 有選擇性地和 NOx 反應(yīng)生成

4、 N2 和 H2O，而不是被 O2 所氧化。 4NH3+5O24NO+6H2O 選擇性反應(yīng)意味著不應(yīng)發(fā)生氨和二氧化硫的氧化反應(yīng)過(guò)程。然而在催化劑 的作用下, 煙氣中的一小部分SO2 會(huì)被氧化為SO3, 其氧化程度通常用SO2/SO3 轉(zhuǎn)化率表示。 在有水的條件下, SCR 中未參與反應(yīng)的氨會(huì)與煙氣中的SO3 反應(yīng)生 成硫酸氫銨(NH4HSO4) 與硫酸銨( (NH4) 2SO4) 等一些不希望產(chǎn)生的副產(chǎn)品。其副反應(yīng)過(guò)程為: 2SO2+1/2O2 2SO3 2NH3+SO3+H2O (NH4) 2SO4 NH3+SO3+H2O NH4HSO4 2,.,二、主要系統(tǒng)及參數(shù)控制,尿素?zé)峤夥撓跸到y(tǒng)包

5、括尿素溶解罐系統(tǒng)、尿素溶液儲(chǔ)罐系統(tǒng)、計(jì)量分配模塊系統(tǒng)、尿素溶液熱解爐系統(tǒng)、SCR反應(yīng)器系統(tǒng)、伴熱系統(tǒng)、水沖洗系統(tǒng)和加熱蒸汽及疏水回收系統(tǒng)。 工藝流程 SCR 煙氣脫硝裝置的工藝流程主要由尿素溶液制備系統(tǒng)、尿素?zé)峤鉅t系統(tǒng)、催化劑、煙氣系統(tǒng)、反應(yīng)器等組成。核心區(qū)域是反應(yīng)器，內(nèi)裝催化劑。外運(yùn)來(lái)的尿素通過(guò)溶解后儲(chǔ)存在罐內(nèi)，通過(guò)熱解反應(yīng)后轉(zhuǎn)化為氨氣，并將氨氣通過(guò)噴氨格柵（AIG）的噴嘴 噴入煙氣中與煙氣混合， 再經(jīng)靜態(tài)混合器充分混合后進(jìn)入催化反應(yīng)器。當(dāng)達(dá)到反 應(yīng)溫度且與氨氣充分混合的煙氣氣流經(jīng) SCR 反應(yīng)器的催化層時(shí)，氨氣與 NOx 發(fā)生 催化氧化還原反應(yīng)，將 NOx 還原為無(wú)害的 N2 和 H2O。

6、 在正常運(yùn)行過(guò)程中最重要的運(yùn)行參數(shù)是煙氣溫度、 煙氣流速、 氧氣濃度、 SO3濃度、水蒸汽濃度、鈍化影響和氨逃逸等。煙氣溫度是選擇催化劑的重要 運(yùn)行參數(shù)，催化反應(yīng)只能在一定的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，同時(shí)存在催化的最佳溫度，,.,2.1 催化劑,催化劑是SCR技術(shù)的核心。SCR裝置的運(yùn)行成本在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。催化劑的失活分為物理失活和化學(xué)失活。典型的SCR催化劑化學(xué)失活主要是堿金屬（如Na、K、Ca等）和重金屬（如As、Pt、Pb等）引起的催化劑中毒。堿金屬吸附在催化劑的毛細(xì)孔表面，金屬氧化物（如MgO、CaO等）中和催化劑表面的SO3生成硫化物而造

7、成催化劑中毒。砷中毒是廢氣中的三氧化二砷與催化劑結(jié)合引起的。 催化劑物理失活主要是指高溫?zé)Y(jié)、磨損和固體顆粒沉積堵塞而引起催化劑活性破壞。SCR催化劑類型及其使用溫度范圍： 氧化鈦基催化劑270400;(現(xiàn)場(chǎng)使用的催化劑溫度范圍為300-400 ，正常運(yùn)行溫度340 ) 氧化鐵基催化劑:380430; 沸石催化劑:300430; 活性碳催化劑:100150。,.,SCR催化劑的選取是根據(jù)鍋爐設(shè)計(jì)與燃用煤種、SCR反應(yīng)塔的布置、SCR入口的煙氣溫度、煙氣流速與NOx濃度分布以及設(shè)計(jì)脫硝效率、允許的氨逃逸量、允許的SO2/SO3轉(zhuǎn)化率與催化劑使用壽命保證值等因素確定的。 氧化鈦基催化劑的基體成分為

8、活性TiO2,同時(shí)添加增強(qiáng)活性的V2O5金屬氧化物在需要進(jìn)一步增加活性時(shí)通常還要添加WO3。此外還需添加一些其他組分以提高抗斷裂和抗磨損性能。根據(jù)煙氣中SO2的含量氧化鈦基催化劑中V2O5組分的含量通常為1%5%,在燃用高硫煤時(shí),為了控制SO2向SO3的轉(zhuǎn)化率,V2O5的含量通常不超過(guò)2%。(催化劑中TiO2含量75%,催化劑中V2O5含量1.5%,催化劑中WO3含量10%) 、TiO2具有較高的活性和抗SO2的氧化性。 、V2O5是重要的活性成分,催化劑的V2O5含量較高時(shí)其活性也高,因此脫硝效率較高,但V2O5含量較高時(shí)SO2向SO3的轉(zhuǎn)化率也較高。 、添加WO3則有助于抑制SO2的轉(zhuǎn)化,

9、可將SO2的轉(zhuǎn)化率控制在1% 以下。,.,2.2反應(yīng)溫度,反應(yīng)溫度 不同的催化劑具有不同的適用溫度范圍。當(dāng)反應(yīng)溫度低于催化劑的適用溫度范圍下限時(shí)，在催化劑上會(huì)發(fā)生副反應(yīng)，NH3與SO3和H2O反應(yīng)生成（NH4）2SO4或NH4HSO4，減少與NOx的反應(yīng)，生成物附著在催化劑表面，堵塞催化劑的通道和微孔，降低催化劑的活性。這種情況如果在短時(shí)間內(nèi)能回到正常運(yùn)行的高溫區(qū),硫酸氫銨會(huì)分解,催化劑性能會(huì)恢復(fù)。但如果長(zhǎng)時(shí)間停留在低溫區(qū),或在短期內(nèi)頻繁地陷入低溫區(qū)運(yùn)行的話,即使再回到高溫區(qū),性能也難以恢復(fù).結(jié)果會(huì)使壽命縮短。因此，應(yīng)控制在300-400 之間運(yùn)行。 另外，如果反應(yīng)溫度高于催化劑的適用溫度，催

10、化劑通道和微孔發(fā)生變形，導(dǎo)致有效通道和面積減少，從而使催化劑失活。溫度越高催化劑失活越快。,.,2.3氨逃逸,SCR反應(yīng)器出口煙氣中未參與反應(yīng)的氨(NH3)稱為氨逃逸。氨逃逸量一般隨NH3/NOx摩爾比的增大與催化劑的活性降低而增大。 因此,氨逃逸量的多少可反映出SCR系統(tǒng)運(yùn)行性能的好壞及催化劑活性降低的程度。在很多情況下,可依據(jù)氨逃逸量確定是否需要添加或更換SCR反應(yīng)塔中的催化劑。SCR系統(tǒng)日常運(yùn)行中監(jiān)測(cè)氨逃逸量的經(jīng)濟(jì)實(shí)用方法是對(duì)飛灰氨含量進(jìn)行測(cè)試分析。 氨逃逸會(huì)導(dǎo)致:生成硫酸銨鹽造成催化劑與空氣預(yù)熱器沾污積灰與堵塞腐蝕,煙氣阻力損失增大;飛灰中的氨含量增大,影響飛灰質(zhì)量;FGD脫硫廢水及空

11、氣預(yù)熱器清洗水的氨 含量增大。,.,硫酸銨鹽的生成取決于NH3/NOx摩爾比、煙氣溫度與SO3濃度以及所使用的催化劑成分。 在脫硝同時(shí)也有副反應(yīng)發(fā)生，如SO2氧化生成SO3（煙氣中SO3的生成量取決于2個(gè)因素:鍋爐燃燒形成的SO3以及SCR反應(yīng)塔中SO2在催化劑的作用下氧化形成的SO3。SCR設(shè)計(jì)中通常要求SO2/SO3轉(zhuǎn)化率小于1%。），氨的分解氧化（450）和在低溫條件下（300C） SO3與氨反應(yīng)生成NH4HSO3。 而NH4HSO3是一種類似于“鼻涕”的物質(zhì)會(huì)粘附著在催化劑上，隔絕催化劑與煙氣之間的接觸，使得反應(yīng)無(wú)法進(jìn)行并造成下游設(shè)備（主要是空預(yù)器）堵塞。,.,2.4煙氣流量和流速,N

12、Ox的脫除率對(duì)催化劑影響是在一定煙氣條件下，取決于催化劑組成、比表面積、線速度LV和空速SV。在煙氣量一定時(shí)，SV值決定催化劑用量。LV決定催化劑反應(yīng)器的截面和高度，因而也決定系統(tǒng)阻力。 煙氣中的飛灰造成催化劑機(jī)械磨損：SCR反應(yīng)器中的催化劑垂直布置，煙氣自反應(yīng)器頂部垂直向下平行催化劑流動(dòng)，在較大煙氣流速下，煙氣中的大顆灰粒對(duì)催化劑造成較大磨損。其磨損程度主要受燃煤灰分的大小、灰粒的物理特性、催化劑孔道的煙速及催化劑的積灰情況等影響。 催化劑的磨損與通過(guò)催化劑孔道的煙速立方成正比。圖5為某電廠催化劑堵灰造成局部煙氣流速增加導(dǎo)致催化劑的大面積磨損、脫硝效率下降、脫硝入口煙道磨損及氨逃逸率增加。,

13、.,2.5催化劑中毒,煙氣中的CaO、堿金屬及As2O3造成催化劑中毒，即鈣化物中毒、堿金屬中毒和砷中毒。 （1）飛灰中的CaO與SO3反應(yīng)，被催化劑表面所吸附形成CaSO4，CaSO4膜覆蓋在催化劑表面從而影響NOx與NH3的接觸反應(yīng)； （2）飛灰中的堿金屬（最主要的為Na和K）能夠與催化劑的活性成分直接發(fā)生反應(yīng)，減少了催化劑的有效活性位，致使催化劑失活。堿金屬在水溶下的活性很強(qiáng)，將完全滲透進(jìn)入催化劑材料中，因此避免水蒸氣在催化劑表面凝結(jié)，可有效避免此類情況發(fā)生； （3）煙氣中As2O3隨粉塵在催化劑上凝結(jié)，覆蓋在活性成分上或堵塞毛細(xì)孔。煙氣中的As2O3氣體還很容易與氧氣以及催化劑中的活性

14、成分五氧化二釩發(fā)生反應(yīng)，在催化劑表面形成五氧化二砷，導(dǎo)致催化劑活性成分被破壞。對(duì)于砷中毒，普遍采用向爐膛內(nèi)添加1%2%的石灰石，石灰石中的CaO與氣態(tài)As2O3反應(yīng)生成不會(huì)使催化劑中毒的固態(tài)CaAsO4。,.,2.6反應(yīng)器壓差,反應(yīng)器內(nèi)催化劑的堵孔現(xiàn)象，在正常運(yùn)行時(shí)是不會(huì)發(fā)生的.但是,如異常燃燒情況不斷地出現(xiàn),由灰引起的堵孔偶爾也是可能的。所以有必要監(jiān)視催化劑層前后的壓差。(如堵灰出現(xiàn),壓差會(huì)緩慢上升)。壓差上升超過(guò)規(guī)定最大值時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)蒸汽吹灰和聲波吹灰頻次或延長(zhǎng)吹灰時(shí)間，直至壓差恢復(fù)正常范圍。,.,三、脫硝系統(tǒng)相關(guān)計(jì)算,3.1脫硝效率計(jì)算： 脫硝效率= （進(jìn)口NOX濃度出口NOX濃度）/進(jìn)口

15、NOX濃度*100%,.,3.2、氨氮比計(jì)算,氨氮比 17/46*氨逃逸/入口NOX濃度+脫硝效率/100 式中： 17為氨的分子量 46為氮氧化物分子量,.,3.3、NOX產(chǎn)生量、削減量、排放量計(jì)算,NOX產(chǎn)生量= 燃煤量*NOX產(chǎn)污系數(shù)/1000 NOX削減量= 燃煤量*NOX產(chǎn)污系統(tǒng)/1000 *(1-(1-低氮燃燒器效率/100)*(1-脫硝效率/100) NOX排放量= NOX產(chǎn)生量-NOX削減量,.,3.4、尿素溶液折算尿素計(jì)算,尿素溶液累計(jì)流量*60%*1.14 計(jì)算是要考慮尿素溶液溫度影響 尿素水溶液密度濃度對(duì)應(yīng)關(guān)系,.,3.5、NOX濃度折標(biāo),NOX濃度折標(biāo) NOX濃度（mg

16、/Nm）（折算前）15（21-氧量） 二氧化氮和一氧化氮換算系數(shù)（二氧化氮/一氧化氮=1.53）一氧化氮折算二氧化氮=一氧化氮*1.53,.,三、SCR脫硝系統(tǒng)運(yùn)行中常見問(wèn)題及對(duì)策,3.1熱解爐結(jié)晶問(wèn)題及處理 3.1.1 現(xiàn)象： 3.1.1.1 運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)用于尿素?zé)峤庀到y(tǒng)的一次風(fēng)流量逐漸降低； 3.1.1.2 熱解爐內(nèi)壓力逐漸上漲，熱解爐尾部壓力逐漸降低，熱解爐壓差上漲超出正常值； 3.1.1.3 電加熱器出口風(fēng)溫上漲，加熱器因超溫保護(hù)停止繼續(xù)加熱； 3.1.1.4 熱解爐內(nèi)和爐尾溫度逐步上漲； 3.1.2 處理： 3.1.2.1 運(yùn)行中應(yīng)保持霧化空氣流量在設(shè)計(jì)值范圍內(nèi)，即1825 Nm3

17、/h，發(fā)現(xiàn)噴槍壓縮空氣流量偏低時(shí)要及時(shí)檢查噴槍、管路是否有堵塞，及時(shí)處理，不允許隨意調(diào)低噴槍霧化壓縮空氣流量報(bào)警值或流量低退出噴槍的邏輯保護(hù)； 3.1.2.2 減少或完全切斷尿素溶液進(jìn)入熱解爐的量； 3.1.2.3 提高熱解爐內(nèi)溫度和熱解爐尾溫度； 3.1.2.4 全部開啟混合風(fēng)流量調(diào)節(jié)閥，提高混合風(fēng)流量； 3.1.2.5 正常運(yùn)行時(shí)，必須保證熱解爐尾溫度在340以上；熱解爐內(nèi)溫度保證在420 以上； 如采取以上措施仍無(wú)法使熱解爐壓差恢復(fù)正常值，應(yīng)采取退出熱解爐系統(tǒng)清理尿素結(jié)晶沉積物。,.,熱解爐結(jié)晶照片,.,.,3.2聲波吹灰器堵塞問(wèn)題及處理,3.2.1 SCR脫硝系統(tǒng)運(yùn)行工況特點(diǎn)： 1、)

18、 SCR反應(yīng)器處于省煤器和空預(yù)器之間，含塵量高； 2、) 飛灰中的SiO2與Al2O3含量高，CaO含量較低，飛灰的粒徑較粗； 3、) 煙氣設(shè)計(jì)溫度為300400； 4、) 空塔煙氣平均流速為45m/s； 3.2.2 聲波吹灰器的布置及運(yùn)行方式： 每層安裝3個(gè)聲波吹灰器，分3組，同層內(nèi)每個(gè)聲波吹灰器為單獨(dú)一 組，組內(nèi)的聲波吹灰器同時(shí)發(fā)聲。12臺(tái)聲波吹灰器，共4層，分12組。 一組發(fā)聲10秒后，間隔40秒，下一組開始發(fā)聲10s，再間隔40秒，再下一 組發(fā)聲，依次進(jìn)行，循環(huán)反復(fù)。,.,3.2.3 聲波吹灰器堵塞的成因及運(yùn)行調(diào)整注意事項(xiàng),堵塞成因： 1）、聲波吹灰器壓縮空氣壓力低，正常運(yùn)行中聲波吹灰器壓縮空氣壓力應(yīng)控制在0.48Mpa-0.62Mpa之