燃煤电厂SCR脱硝工艺的设计(DOC60页)fpfq

燃煤电厂SCR脱硝工艺的设计Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.摘要我国是能能源生产产与消费费的大国国，一次次能源供供应以煤煤炭为主主，石油油、天然然气资源源短缺。然然而我国国污染物物排放总总量长期期居高不不下，远远远超过过环境自自净能力力。其中中，氮氧氧化物的的污染不不断加剧剧，特别别是北京京、上海海、广州州等一些些大城市市，氮氧氧化物含含量超标标。SCR工工艺与其其它工艺艺相比，具具有较高高的NOX脱除率率（80%以上），将将燃煤电电厂烟气气排放NOX控制在在较低的的浓度，以以满足不不断更新新的更加加严格的的排放标标准。而而且该工工艺无副副产物，不不形成二二次污染染，装置置结构简简单，运运营可靠靠，便于于维护。本设计针针对电厂厂燃煤锅锅炉产生生烟气的的排放要要求和一一些工程程实例，对对SCRR系统的工艺结构构进行了了设计计计算，并并对催化化剂及辅辅助设备备进行了了选型。关键词：氮氧化化物，SCRR工艺，催催化剂，结构设计AbsttracctOur couuntrry iis tthe eneergyy prroduuctiion andd thhe eexpeensee grreatt naatioon, an eneergyy suupplly bby tthe coaal, thee peetrooleuum, andd thhe nnatuurall gaas rresoourcce iis pprimmariily shoort. Thhereeforre oour couuntrry ppolllutaant disschaargee tootall quuanttityy sttayss att a higgh lleveel ffor a llongg tiime, gooes farr beeyonnd tthe envviroonmeent auttomaaticc deepurratiion abiilitty. Thee niitroogenn oxxidee poolluutioon iinteensiifiees uunceeasiinglly, nittroggen oxiide conntennt eexceeediing thee alllowwed figguree sppeciiallly BBeijjingg, Shhangghaii, Guuanggzhoou aand othher somme bbig cittiess.The SCRR crraftt coompaaress wiith othher craaftss, hhas thee hiigh NOXX reemovvingg raate (abbovee 800%), wiill burrn ccoall thhe ppoweer pplannt hhazee too diischhargge tthe NOXX coontrrol in thee loow ddenssityy, aand sattisffiess thhe sstriicteer eemisssioon sstanndarrd wwhicch rreneews uncceassinggly. MMoreeoveer tthiss crraftt dooes nott haave thee byy-prroduuct, dooes nott foorm secconddaryy poolluutioon, thee innstaallmmentt sttruccturre iis ssimpple, thhe ooperratiion is relliabble, iss addvanntaggeouus ffor thee maainttenaancee. Thiss deesiggn hhas thee haaze natturee annd tthe emiissiionss reequeest in vieew oof tthe powwer plaant coaal-ffireed bboiller, haas ccarrriedd onn thhe ddesiign callcullatiion to thee SCCR ssysttem equuipmmentts strructturee, aand carrriees oon tthe shaapinng tto tthe cattalyyst andd thhe ssuppporttingg faacillityy. Key worrds：Nittroggen oxiide, SCCR pproccesss, ccataalysst, strructturaal ddesiign77目录摘要IABSTTRACCTIII第一章前前言11.1 综述11.1.1 选选题背景景11.1.2 研研究意义义11.2 NOXX的特性性、来源源和危害害21.2.1 NNOx的的特性221.2.2 NNOx的的来源221.2.3 NNOx的的危害331.2.4 燃燃煤电站站NOX的产生生51.3 环保政政策法规规51.4 NOX污染的的治理661.4.1 我我国燃煤煤NOxx排放现现状61.4.2 常常规处理理61.4.3 燃燃烧后控控制81.5 SCRR脱硝工工艺1111.5.1 SSCR基基本原理理111.5.2 典典型SCCR系统统组成1131.5.3 SSCR工工艺流程程131.5.4 SSCR工工艺系统统布置分分类1441.6 催化剂剂161.7 还原剂剂原料1191.7.1液氨氨191.7.2 氨氨水1991.7.3 尿尿素1991.8 SCRR反应器器201.9 喷氨格格栅2221.100 吹灰灰器2331.111影响SCCR脱硝硝性能的的几个关关键因素素241.111.1 催化剂剂241.111.2 反应温温度2551.111.3 适当的的氨气输输入量及及与烟气气的均匀匀混合225第二章 SCCR系统统的设计计与计算算262.1 项目执执行标准准262.2 原始参参数2662.3 SCRR反应器器设计计计算2662.3.1 SSCR反反应器尺尺寸计算算272.3.2 塔塔的设计计计算2292.3.3催化化剂的选选型3332.3.4喷氨氨系统喷喷射管设设计3332.3.5氨气气/烟气静静态混合合器3442.3.6吹灰灰器设计计35第三章 SCRR辅助设设备选型型373.1 供氨装装置3773.1.1卸氨氨压缩机机373.1.2液氨氨储罐3383.1.3液氨氨蒸发器器393.1.4氨气气缓冲罐罐403.1.5氨气气稀释槽槽413.1.6 氨氨/空气混混合器4413.1.7 废废水泵4423.2 液氨提提升泵的的选型4423.3 省煤器器旁路4423.4 进出口口烟道443第四章经经济分析析与工程程概算4444.1 经济分分析与评评价的意意义和基基本原理理444.1.1 经经济分析析与评价价的意义义444.1.2 经经济分析析与评价价的基本本原理4444.2 工程概概算4554.2.1 编编制依据据454.2.2 工工程概算算454.3 技术经经济分析析464.3.1 投投资总额额464.3.2 职职工定员员464.3.3 生生产成本本计算4464.4 运行与与维护4484.4.1 氨氨区的安安全规范范484.4.2 SSCR系系统操作作规程4484.5安安全和环环境保护护484.5.1一般般规定4484.5.2环境境保护449第五章结结论与建建议5005.1 结论5005.2 建议500参考文献献51致谢533声明544第一章前前言1.1 综述1.1.1选题题背景我国是能能源生产产与消费费的大国国，一次次能源供供应以煤煤炭为主主，石油油、天然然气资源源短缺。然然而我国国污染物物排放总总量长期期居高不不下，远远远超过过环境自自净能力力。其中中，氮氧氧化物的的污染不不断加剧剧，特别别是北京京、上海海、广州州等一些些大城市市，氮氧氧化物含含量超标标，局部部地区甚甚至出现现了光化化学烟雾雾。以煤煤炭为主主的一次次能源生生产和消消费结构构带来了了严重的的环境污污染问题题，并损损害了可可持续发发展的经经济和环环境基础础。目前，火火电厂氮氮氧化物物的排放放量约占占全国氮氮氧化物物排放总总量的一一半，火火电厂的的数量仍仍然在不不断增加加。控制制氮氧化化物排放放量已成成为火电电厂继烟烟气除尘尘、脱硫硫之后的的第三项项污染重重点治理理工作。国国家和地地方环保保部门对对电厂污污染物的的排放和和总量有有了较严严格的控控制。北北京和天天津的地地方排放放标准比比国家标标准要求求更高。北北京DB111/1139-20007锅炉炉大气污污染物排排放标准准中，08年的第第II时段段比07年第I时段的的排放要要求高，以以后逐渐渐更加严严格。单单纯的低低氮燃烧烧技术已已无法满满足氮氧氧化物的的排放标标准，目目前应用用最广最最有效的的烟气脱脱硝主流流技术是是SCR技术，能能达到90%以上的的脱硝效效率。在20110年12月3日结束的“十二五”中国精精细化工工产业发发展研讨讨会上，中中国化工工经济技技术发展展中心副副总工程程师、全全国精细细化工原原料及中中间体行行业协作作组副理理事长徐徐京生透透露，由由于新增增氮氧化化物控制制指标，“十二五”期间，有有关化肥肥企业的的脱硝将将成为节节能减排排新的着着力点，我我国脱硝硝市场也也将快速速启动。国国家将在在“十二五”期间像像强制脱脱硫一样样实施强强制脱硝硝。据介介绍，目目前，国国内绝大大多数企企业采用用的脱硝硝技术尚尚处于引引进、消消化吸收收和初步步应用阶阶段。环环保领域域在“十二五”期间的的投资需需求非常常巨大，脱脱硝成为为最值得得关注的的部分，预预计“十二五”和“十三五”期间，国国家在这这一领域域的投资资需求将将高达万万亿元。在在脱硫、除除尘之后后，脱硝硝毫无疑疑问将成成为“十二五”节能减减排的重重中之重重。1.1.2研究究意义目前我国国脱硫工工作已经经取得较较大进展展，但氮氮氧化物物的污染染问题尚尚未得到到有效控控制，酸酸雨类型型已经从从硫酸型型向硫酸酸和硝酸酸复合型型转化。火火电厂是是氮氧化化物的主主要排放放源，因因此，对对火电厂厂进行“脱硝”迫在眉眉睫。最新颁布布的火火电厂大大气污染染物排放放标准与2009年发布的初稿相比，无论是“脱硝”完成时间要求，还是减排力度，都有明显提高。该标准计划从2012年开始实施，其中，从2012年1月1日开始，所有新建火电机组NOX排放量要达到100 mg/m3；从2014年1月1日开始，重点地区所有火电投运机组NOX排放量要达到100mg/m3，而非重点地区2003年以前投产的机组达到200 mg/m3。而环保部部20009年7月份发发布的第第一次征征求意见见稿则要要求在220155年1月1日前完成成现役机机组“脱硝”， 其中，重重点地区区NOX排放量量达到2000 mgg/m33，非重重点地区区达到4000 mgg/m33。除了了比20009年初稿稿要求更更高之外外，新标标准也比比欧盟相相关规定定要求更更高。SCR烟烟气脱硝硝这一技技术在欧欧洲、日日本、美美国等发发达国家家和地区区已得到到了广泛泛的应用用。我国国SCR技术的的研究始始于20世纪90年代，国国内绝大大多数企企业采用用的脱硝硝技术尚尚处于引引进、消消化吸收收和初步步应用阶阶段。因因此，对对SCR工艺进进行深入入研究，对对我国脱脱硝技术术的发展展有着重重要意义义。1.2 NOx的特性性、来源源和危害害1.2.1NOOx的特性性NOX即即氮氧化化物，氮氮氧化物物包含多多种化合合物，如如一氧化化氮（NO）、一一氧化二二氮（N2O）、二二氧化氮氮（NO2）、三三氧化二二氮（N2O3）和四四氧化二二氮（N2O4）等。除除NO2外，其其余NOX均不稳稳定，条条件变化化时，如如遇光、热热、湿会会变成NO2及NO，而NO又变成NO2。常规规职业环环境中接接触的是是几种气气体混合合物，常常称为硝硝烟，主主要为NO2和NO，NO2为主。一氧化氮氮（NO）性质质不稳定定，无色色，在空空气中易易氧化成成NO2。溶于于乙醇、二二氧化碳碳，微溶溶于水和和硫酸。熔熔点-1663.66，沸点-1551.55，蒸气气压力1011.311kPaa（-1551.77）。二氧化氮氮（NO2）性质质较稳定定，溶于于碱、二二氧化碳碳和氯仿仿。在-11以下时时为无色色固体；在21.1以下时时，暗褐褐色液体体；21.1时，红红棕色气气体，气气味刺鼻鼻。熔点点-111.2，沸点21.2，蒸气气压力1011.311kPaa（21）。1.2.2 NNOx的来源源大气中NNOX污染物物来源于于两个方方面：一一是自然然源，二二是人为源。自自然源的的NOX主要来来自微生生物活动动、生物物体氧化化分解、火火山喷发发、雷电电、平流流层光化化学过程程、土壤壤和海洋洋中的光光解释放放等。自自然源产产生的NOX数量比比较稳定定，且相相对基本本平衡，变变化大的的是人为为源。人为源的的 NOOX由人类类的生活活和生产产活动产产生并排排放进入入大气。产产生的NNOX的人类类活动主主要有：（1）燃燃煤电站站、交通通车船和和飞机等等化石燃燃料燃烧烧过程产产生的NNOX；（2）硝硝酸生产产、冶炼炼等生产产产品过过程产生生的NOOX；（3）垃垃圾和污污泥焚烧烧等处理理废物过过程产生生的NOOX。其中，化化石燃料料燃烧过过程产生生的NOOX占主要要地位，因因为其随随着社会会的经济济发展的的需求呈呈现增长长的趋势势。目前的三三大环境境问题是是：（1）温温室效应应；（2）酸酸雨：（3）臭臭氧层破破坏。上述大气气环境问问题的污污染物中中，都有有NOX，可知知其对自自然界的的影响力力之大。NOX具有很强的毒性，是形成光化学烟雾、形成硝酸型酸雨、破坏臭氧层的主要物质之一。对环境、生态、人类的危害，对经济发展的阻碍都很大。1.2.3 NNOx的危害害各种污染染源产生生的氮氧氧化物中中，绝大大部分为为NO，毒性性不是很很大，但但NO在大气气中被氧氧化成NO2。NO2比较稳稳定，毒毒性是NO的4-5倍。NO2是一种种红棕色色有毒的的恶臭气气体，空空气中只只要有0.11ppmm(1pppm=1L/LL)浓度就就可闻到到，14pppm即有恶恶臭，25pppm就恶臭臭难闻了了。空气气中的含含量在3.55100-6（体体积分数数）持续续1小时，开开始对人人体有影影响；含含量为（2050）100-6时，对对人眼有有刺激作作用；当当含量达达到1500100-6时，对对人体器器官有强强烈的刺刺激44。NO2对对人类和和动植物物的危害害很大。更更为严重重的是，NO2在日光光作用下下会产生生新生态态氧原子子（NO2NO+O），这这种新生生态氧原原子在大大气中将将会引起起一系列列连锁反反应，并并与未燃燃尽的碳碳氢化合合物一起起形成光光化学烟烟雾，其其毒性更更强。如如在20世纪70年代初初，日本本东京发发生的一一起光化化学烟雾雾，使上上万人喉喉头发炎炎，眼鼻鼻受到刺刺激甚至至昏倒。因因在这一一些反应应中产生生了各种种毒性很很强的二二次污染染物。如如臭氧、过过氧乙酰酰硝酸酯酯（PAN）、过过氧基硝硝酸酯（PBN）以及及过氧硝硝基丙酰酰（PPN）等11。大大气NOX浓度的的微小增增加都会会加重光光化学烟烟雾的污污染。造造成区域域性的氧氧化剂污污染和细细颗粒物物污染，使使区域空空气质量量退化，太太阳辐射射减少，气气候发生生变化，对对生态系系统造成成损害，使使农作物物减产。光光化学烟烟雾会使使大气能能见度降降低，对对眼睛、喉喉咙有强强烈的刺刺激，并并产生头头痛、呼呼吸道疾疾病恶化化，严重重的甚至至死亡。表1-11 NOO2不同浓浓度对动动植物的的危害NO2的的浓度/pppm危害0.54个小时时，肺细细胞病理理组织发发生变化化；3122个月，患患肺气肿肿，抵抗抗力下降降1闻到臭味味2.5大于7个个小时，农农作物如如西红柿柿、豆类类等的叶叶子变白白3.5大于2个个小时，动动物感染染细菌的的机会增增大5臭味强烈烈10115眼、鼻及及呼吸道道受到刺刺激25人只能短短时间暴暴露501分钟内内，鼻受受强烈刺刺激，呼呼吸异常常805分钟内内，感到到胸痛10015001小时内内，因肺肺水肿而而死亡200以以上人立即死死亡由于大气气的氧化化性，NO在大气气中可形形成硝酸酸和硝酸酸盐细颗颗粒物，同同硫酸和和硫酸细细颗粒物物一起，发发生远距距离传输输，加速速了区域域性酸雨雨的恶化化3。我国国一些地地方的酸酸雨污染染已经由由单一的的硫酸型型向硝酸酸根离子子不断增增加的复复合型转转化。大气中的的NOX也破坏坏着臭氧氧层，臭臭氧层对对大气的的循环以以及大气气的温度度分布起起着重要要的作用用。臭氧氧层被破破坏使平平流层获获得的热热量减少少，达到到地球表表面的太太阳辐射射增加，导导致全球球气候变变化。紫紫外线的的UV-B段辐射射增强会会引起皮皮肤病、白白内障及及免疫系系统的疾疾病等。大气被NNO2污染后后还会使使得机器器设备和和金属建建筑物过过早地损损坏；妨妨碍和破破坏植物物的生长长；降低低大气的的可见度度；阻碍碍热力设设备出力力的提高高，甚至至使设备备的效率率降低1。1.2.4 燃煤电电站NOX的产生生煤燃烧产产生的氮氮氧化物物主要来来自两个个方面：一是燃燃烧时空空气带进进来的氮氮，在高高温下与与氧反应应所生成成的NO，它被被称为“热力NO”（T-NNO）；二二是来自自燃料中中固有的的氮化合合物经过过复杂的的化学反反应所生生成的氮氮的氧化化物，称称为“燃料NO”(F-NO)。这两两部分氮氮的氧化化物的形形成机理理是不同同的。除除此之外外，还有有一部分分是分子子氮在火火焰前沿沿的早期期阶段，在在碳氢化化合物的的参与影影响下，通通过中间间产物转转化的NOX，称为“瞬态型型的NOX”，这部部分数量量很少，一一般不予予考虑1。1.3 环保政政策法规规随着国家家的“五年”计划实实施，国国家对燃燃煤发电电的污染染物排放放问题给给予了高高度的重重视。19977年国家家环保总总局发布布了“九五”期间全全国主要要污染物物排放总总量控制制实施方方案，确确定了“九五”期间对对二氧化化硫在内内的12种污染染物的总总量控制制原则。并并将脱硫硫脱硝列列入国国家环境境保护科科技发展展“九五”计划和20110长远规规划，同同年8月，国国家科委委将脱硫硫装置列列入国国家高新新技术产产品目录录。19988年发布布了关关于在酸酸雨控制制区和二二氧化硫硫污染控控制区开开展征收收二氧化化硫排污污费扩大大试点的的通知，规规定了二二氧化硫硫排污费费的征收收范围和和征收标标准。20022年再次次修订了了中华华人民共共和国大大气污染染法，对对于超过过排放标标准或者者总量控控制指标标的新建建、扩建建项目必必须配套套建设脱脱硫装置置，在两两控区内内，已建建企业超超过排放放标准的的，必须须规定限限期治理理；也要要求企业业对燃烧烧过程中中产生的的氮氧化化物采取取措施。20033年发布布了排排污费征征收标准准管理办办法，规规定从220044年7月1日期，NOX排污费费俺0.6元/当量（1当量=0.95千克）收收取。20044年3月7日，实施施最新的的GB1132223-220033火电电厂大气气污染物物排放标标准，通通过排放放量和排排放浓度度的双重重控制，、时段燃燃煤SO2为4000mg/m3；时段燃燃煤NOX为6500mg/m3，时段燃燃煤NOX为4500mg/m3。北京市环环保局及及北京时时技术监监督局联联合颁发发了“锅炉污污染物综综合排放放”北京市市地方标标准DB111/1139-20002，提出出了更为为严格的的排放标标准。1.4 NOX污染的的治理1.4.1我国国燃煤NOx排放现现状电力行业业是国民民经济的的基础行行业，经经济的快快速发展展，电力力需求随随之不断断增长。大大容量高高参数的的火电机机组正成成为电力力工业的的主力机机组，燃燃煤电厂厂的NOX排放总总量日益益增加。仅仅电厂燃燃煤量就就占全国国煤炭消消耗总量量的约50%，这个个比例仍仍有不断断增加的的趋势，其其燃煤产产生的大大气污染染物也将将持续增增长。我国燃煤煤发电主主要是直直接燃烧烧的方式式，煤炭炭燃烧产产生大量量的烟尘尘、硫氧氧化物、氮氮氧化物物、汞等等重金属属氧化物物，以及及二氧化化碳，还还有废水水和固体体排放。经经过近几几十年的的努力，固固体渣和和废水的的排放、烟烟尘的排排放都得得到了有有效的控控制。二二氧化硫硫的排放放控制也也取得了了成效。因因此，氮氮氧化物物成为继继二氧化化硫之后后燃煤发发电污染染物治理理的重点点。据测测算，我我国20000年氮氧氧化物的的排放量量为15000万吨，如如果不加加以控制制，预计计到20220年氮氧氧化物的的排放量量将达到到26339万吨。然然而我国国环境的的二氧化化硫容量量只有16220万吨，氮氮氧化物物的环境境容量只只有18000万吨。出出现酸雨雨的城市市已有265个。控控制氮氧氧化物的的排放是是我国经经济可持持续发展展亟待解解决的重重要问题题。1.4.2常规规处理目前，我我国的燃燃烧产生生氮氧化化物控制制方法主主要有燃燃烧前控控制、燃燃烧中控控制和燃燃烧后控控制三类类7。1燃烧烧前控制制燃烧前控控制是指指选用低低氮燃料料，成本本很高，工工程上应应用较少少。2燃烧烧中控制制燃烧中控控制是指指改进燃燃烧方式式和生产产工艺，采采用低NOX燃烧技技术，降降低炉内内NOX生成量量。低NOXX燃烧技技术的主主要途径径有以下下几个方方面5：（1）减少少燃料周周围的氧氧浓度。包包括：减减少炉内内过量空空气技术术，以减减少炉内内空气总总量；减减少一次次风量和和减少挥挥发分燃燃尽前燃燃料与二二次风的的混合，以以减少着着火区的的氧浓度度；（2）在氧氧浓度较较少的条条件下，维维持足够够的停留留时间，使使燃料中中的氮不不易生成成NOX，而且且使生成成的NOOX经过均均相或多多相反应应而被还还原分解解；（3）在过过量空气气的条件件下，降降低温度度峰值，以以减少热热力型NNOX的生成成，如采采用低热热风温度度和烟气气再循环环等。最常用的的低NOX燃烧技技术包含含了低过过量空气气燃烧、空空气分级级燃烧、燃燃料分级级燃烧和和烟气再再循环等等技术5。分分级燃烧烧就是把把燃烧分分阶段完完成，通通过调整整燃烧工工况来达达到低NOX生成量量的一种种炉内控控制技术术。低NOX燃烧技技术的特特点是工工艺成熟熟，投资资和运行行费用低低。（1）空空气分级级燃烧它是目前前应用较较为广泛泛的低NNOX燃烧技技术，其其主要原原理是将将燃料的的燃烧过过程分段段进行。是是将燃烧烧用风分分为一、二二次风；减少煤煤粉燃烧烧区域的的空气量量即一次次风量，提提高燃烧烧区域的的煤粉浓浓度，推推迟一、二二次风混混合时间间，这样样煤粉进进入炉膛膛时就形形成一个个过量空空气系数数在0.8左右的的富燃料料区，使使燃料在在富燃料料区进行行欠氧燃燃烧，使使得燃烧烧速度和和温度降降低，从从而降低低NOX的生成成。欠氧氧燃料产产生的烟烟气再与与二次风风混合，使使燃料完完全燃烧烧。最终终空气分分级燃烧烧可使NNOX生成量量降低30%40%。（2）燃燃料分级级燃烧燃料分级级燃烧又又称为燃燃料再燃燃技术，是是指在炉炉膛内，设设置一次次燃料欠欠氧燃烧烧的NOOX还原区区段以控控制最终终NOX生成量量的一种种措施。在在NOX遇到烃烃根CHi和未完完全燃烧烧产物CO、H2、C和CnHm时会发发生NOOX的还原原反应。利利用这一一原理，把把炉膛高高度自下下而上一一次分为为主燃区区、再燃燃区和燃燃尽区。再再燃区不不仅使主主燃区已已生成的的NOX得到还还原，同同时还抑抑制了新新的NOOX的生成成，进一一步降低低NOX的生成成量。再再燃区上上方布置置燃尽风风（OFA）以形形成燃尽尽区，以以使再燃燃区出口口的未完完全燃烧烧产物燃燃烧，达达到最终终完全燃燃烧的目目的。（3）烟烟气再循循环也是常用用的燃烧烧中降低低NOX排放量量的方法法之一。该该技术是是将锅炉炉尾部的的10%30%的低温温烟气经经烟气再再循环风风机回抽抽并混入入助燃空空气中，经经燃烧器器或直接接送入炉炉膛或与与一次风风、二次次风混合合后送入入炉内，从从而降低低燃烧区区域的温温度，同同时降低低燃烧区区域氧的的浓度，最最终降低低的NOOX生成量量，并具具有防止止锅炉结结渣的作作用。（4）低低过量空空气燃烧烧使燃烧过过程尽可可能地在在接近理理论空气气量的条条件下进进行，随随着烟气气中过量量氧的减减少，可可以抑制制NOX的生成成，是一一种简单单的降低低NOX的方法法。如果果炉内氧氧的浓度度过低，低低于3%时，会会造成CO的含量量急剧增增加。也也会引起起飞灰含含碳量的的增加，导导致机械械未完全全燃烧损损失的增增加，燃燃烧效率率降低。因因此，采采用低过过量空气气燃烧来来降低NNOX排放有有一定限限制。（5）低低NOX燃烧器器其特点是是在燃烧烧器出口口实现分分级送风风并与燃燃料合理理配比，达达到抑制制NOX生成的的目的。其其设计用用于控制制燃烧器器附近燃燃料与空空气的混混合及理理论空气气量，以以阻止燃燃料氮向向NOX转化和和生成热热力NOOX，同时时又要保保持较高高的燃烧烧效率。主主要是通通过控制制燃烧器器喉部燃燃料和空空气的动动量及流流动方向向来实现现的。1.4.3 燃烧后后控制燃烧后控控制是指指在烟道道尾部加加装脱硝硝装置，将将烟气中中NOX转变为为无害的的N2或有用用的肥料料。其脱脱氮方法法可分为为湿法脱脱硝和干干法脱硝硝5。由于于烟气脱脱硝的NOX脱除率率高，运运行简单单。探求求技术上上先进，经经济上合合理的烟烟气脱硝硝技术是是我国控控制氮氧氧化物排排放工作作的重点点。由于炉内内低NOX燃烧技技术的局局限性，使使得NOX的排放放控制不不能达到到国家排排放标准准，为了了进一步步降低NOX的排放放，必须须对燃烧烧后的烟烟气进行行脱硝处处理。在在对NOX排放要要求非常常严格的的国家，如如德国和和日本，就就是先采采用采用用低NOX燃烧器器减少一一半以上上的NOX后再进进行烟气气脱硝，降降低脱硝硝装置入入口的NOX浓度，减减少投资资和运行行费用。1湿法法烟气脱脱硝技术术该技术是是利用液液体吸收收剂将NOX溶解的的原理来来净化燃燃煤烟气气。（1）稀稀硝酸吸吸收法由于NOO 和NO2在硝酸酸的溶解解度比在在水中的的大得多多，故采采用稀硝硝酸吸收收法以提提高NOX去除率率的技术术得到广广泛应用用。随着着硝酸浓浓度的增增加，其其吸收效效率显著著提高，但但考虑工工业实际际应用及及成本等等因素，实实际操作作中所用用的硝酸酸浓度一一般控制制在15%20%。稀硝硝酸的吸吸收效率率，除了了与本身身的浓度度有关外外，还与与吸收温温度和压压力有关关，低温温高压有有利于NOX的吸收收。（2）碱碱性溶液液吸收法法该法是采采用NaOOH、KOH、Na2CO3、NH3H2O等碱性性溶液作作为吸收收剂对NOX进行化化学吸收收，其中中氨的吸吸收率最最高。吸吸收液经经多次循循环，碱碱液耗尽尽之后，将将含有硝硝酸盐和和亚硝酸酸盐的溶溶液浓缩缩结晶，可可做肥料料使用。广广泛用于于常压法法、全低低压法硝硝酸尾气气处理。其其优点是是能将NOX回收为为有销路路的亚硝硝酸盐或或硝酸盐盐产品，有有经济效效益，工工艺流程程和设备备也较为为简单；缺点是是吸收不不高，对对烟气中中的NOX/NO的比例例有一定定限制湿法烟气气脱硝具具有吸收收剂种类类多、来来源广泛泛、适应应性强的的优点，能能以硝酸酸盐等形形式回收收NOX，达到到综合利利用的目目的。但但其实际际应用系系统较复复杂、能能耗高；并且需需要大量量的液体体吸收剂剂来洗涤涤锅炉烟烟气，同同时吸收收废气后后的溶液液难以处处理，还还容易造造成二次次污染。因因此该技技术对于于含NOX浓度较较高的、大大烟气量量的燃煤煤电站来来说不宜宜采用。2干法法烟气脱脱硝技术术与湿法烟烟气脱硝硝技术相相比，干干法烟气气脱硝技技术的主主要优点点有：基基本投资资低，设设备及工工艺过程程简单，脱脱除NOX的效率率也较高高，无废废水和废废弃物处处理，不不易造成成二次污污染。目前有两两类商业业化的干干法烟气气脱硝技技术，分分别称为为选择性性催化还还原（sellecttivee caatallytiic rreduuctiion, SCCR）和选选择性非非催化还还原法（sellecttivee nooncaatallytiic rreduuctiion, SNNCR）.（1）选选择性催催化还原原法SCR由由美国Eeggelhhardd公司发发明，于于19559年申请请专利。是是利用NH3和催化化剂在温温度为2200450时将NOX还原为N2。SCR法法中催化化剂的选选取是关关键。对对催化剂剂的要求求是活性性高、寿寿命长、经经济性好好和不产产生二次次污染。SCR法法是国际际上应用用最多、技技术最成成熟的一一种烟气气脱硝技技术。SCR法的优优点有：使用了了催化剂剂，反应应温度较较低；净净化率高高，可达达85%以上；工艺设设备紧凑凑，运行行可靠；还原后后的氮气气放空，无无二次污污染。但但也存在在一些明明显的缺缺点：烟烟气成分分复杂，某某些污染染物可使使催化剂剂中毒；高分散散度的粉粉尘微粒粒可覆盖盖催化剂剂表面，使使其活性性下降；系统中中存在一一些为反反映的NH3和烟气气中的SO2作用，生生成易腐腐蚀和堵堵塞设备备的硫酸酸铵盐，同同时还会会降低氨氨的利用用率；投投资与运运行费用用较高。（2）选选择性非非催化还还原法SCR技技术的催催化剂费费用通常常占到SCR系统初初始投资资的50%60%，其运运行成本本在很大大程度上上受催化化剂寿命命的影响响。因此此SNCCR应运而而生。其其基本的的原理是是把含有有氨基的的催化剂剂喷入炉炉膛温度度为800011000这一狭狭窄的温温度范围围，在没没有催化化剂的情情况下，该该还原剂剂迅速热热分解成成氨并与与烟气中中的NOX进行反反应，使使得NOX还原成N2和H2O，基本本上不与与O2发生作作用。通常以尿尿素或氨氨基化合合物作为为还原剂剂将NOX还原为N2。因为为需要较较高的反反应温度度（93010990）还原原剂通常常注进炉炉膛或者者紧靠炉炉膛出口口的烟道道。主要要的化学学反应为为：4NH33+6NNO5N2+6HH2O （1）可能的竞竞争反应应包括：4NH33+5OO24NOO+6HH2O （2）4NH33+3OO24N2+6HH2O （3）还原剂尿尿素或氨氨基化合合物必须须注入最最佳温度度区，才才能确保保反应(1)占主导导；如果果温度超超过11100，反应应（2）、（3）将变变得重要要；如果果温度低低于所希希望的区区间，残残留氨量量将会增增加114。该法的优优点是不不需要催催化剂，投投资较SCR小，比比较适合合于环保保要求不不高的改改造机组组，目前前大部分分锅炉都都不采用用此法，主主要原因因有：效效率不高高；反应应剂和运运载介质质（空气气）的消消耗量大大；氨的的泄露量量大；生生成的硫硫酸铵盐盐会腐蚀蚀和堵塞塞下游的的空气预预热器等等设备。3电子子束治理理技术电子法的的原理是是利用电电子加速速其产生生的高能能电子束束，直接接照射待待处理的的气体，通通过高能能电子与与气体中中的氧分分子及水水分子碰碰撞，使使之离解解、电离离，形成成非平衡衡等离子子体，其其中所产产生的大大量活性性粒子（如OH-，O2-和HO2-等）与污染物进行反应，使之氧化去除。许多国家家已经建建立了一一批电子子束试验验设施和和示范车车间。日日本、德德国、美美国和波波兰的示示范车间间运行结结果表明明，这种种电子束束系统去去除SO2的总效效率超过过95%，去除NOX的效率率达到80%855%。电子束照照射法脱脱除NOX的技术术，是当当今烟气气系统脱脱硝的一一项新技技术，可可以同时时处理大大型燃煤煤电站的的SO2、NOX和飞灰灰。但电电子束照照射法仍仍有不少少缺点：（1）能量利利用率低低，当电电子能量量降到3eV以下后后，将失失去分解解和电离离的功能能，剩余余的能量量将浪费费掉；（2）电子束束法所采采用的电电子枪价价格昂贵贵，电子子枪及靶靶窗的寿寿命短，所所需的设设备及维维修费用用高；（3）设备结结构复杂杂，占地地面积大大，X射线的的屏蔽与与防护费费用较大大。上述原因因限制了了电子束束法的实实际应用用和推广广。4生物物法处理理技术生物法处处理技术术的实质质是利用用微生物物的生命命活动将将NOx转化为为无害的的无机物物，及微微生物的的细胞质质。由于该过过程难以以在气相相中进行行，所以以气态的的污染物物要先经经过从气气相转移移到液相相或固相相表面的的液膜中中的传质质过程。可可生物降降解的可可溶性污污染物从从气相进进入滤塔塔填料表表面的生生物膜中中，并经经扩散进进入其中中的微生生物组织织，然后后，污染染物作为为微生物物代谢所所需的营营养物，在在液相或或固相被被微生物物降解净净化。美国爱达达荷国家家工程实实验室（Idaao NNatiionaal EEngiineeerinng LLaboorattry）的研研发人员员最早发发明了用用脱硝菌菌还原烟烟气中的的NOX的工艺艺。当烟烟气在塔塔中的停停留时间间约为1miin、NO进口浓浓度为3355mg/m3时，NO的去除除率可达达到99%。塔中中细菌的的最适温温度为3040，pH值为6.558.5。虽然微生生物处理理烟气中中NOX成本低，设备备投入少少，但要要实现工工业应用用还有许许多的问问题需要要克服：（1）微生物物的生长长速度相相对较慢慢，要处处理大流流量的烟烟气，还还需要对对菌种作作进一步步的筛选选；（2）微生物物的生长长需要适适宜的环环境，如如何在工工业应用用中营造造合适的的培养条条件将是是必须克克服的一一个难题题；（3）微生物物的生长长，会造造成塔内内填料的的堵塞。对于工艺艺上要求求连续安安全稳定定运行、并并有大容容量的燃燃煤电站站锅炉烟烟气脱除除NOx的系统统来说，用用生物法法处理电电站烟气气中的NOx目前还还处于试试验阶段段，存在在着明显显的缺陷陷，例如如吸收塔塔的空塔塔气速、烟烟气温度度、反硝硝化细菌菌的培养养、细菌菌的生长长速度和和吸收塔塔的堵塞塞等问题题都有待待解决。此此技术要要运用到到实际工工程中，还还需要进进一步的的研究和和发展。工业运行行的数据据表明，SNCCR工艺的NO还原率率较低，通通常在30%60%的范围围，而SCR工艺对NOX的转化化率为60%90%。SCR技术对对锅炉烟烟气NOX控制效效果十分分显著，占占地面积积小，技技术成熟熟，易于于操作，目目前已成成为世界界上应用用最多、最最为成熟熟且最有有成效的的一种烟烟气脱硝硝技术。1.5 SCRR脱硝工工艺1.5.1 SSCR基本原原理选择性催催化还原原（SCR）脱硝硝原理是是在一定定的温度度和催化化剂的作作用下，还还原剂有有选择地地把烟气气中的NOX还原为为无毒无无污染的的N2和H2O。催化化的作用用是降低低分解反反应的活活化能，使使其反应应温度降降低至150450之间112。因为为电厂实实际使用用的温度度范围是是2900430，若无无催化剂剂，反应应温度较较高（9980左右），超超出了电电厂温度度范围。还还原剂有有氨水、液液氨及尿尿素，工工业上常常应用的的是液氨氨，其次次是尿素素。以氨氨为还原原剂的SCR反应如如下。主反应方方程式：4NO + 44NH33 + O24N2 + 6H22O （4）NO + 2NNO2 + 2NHH32N2 + 3H22O （5）6NO+4NHH35N2+6H2O （6）6NO22+8NHH32N2+6HH2O（7）副反应方方程式：4NH33+ 33O22N2 + 6H22O （8）2NH33 N2 + 3H22 （9）4NH33+ 33O24NOO+6HH2O （10）2SO22+ OO22SOO3（11）NH3+SO33 + H2ONH3HSOO4（12）2NH33 + SO33 + H2O(NH4)SOO4（13）反应（44）为主主要反应应，因为为烟气中中的几乎乎95%的NOX均是以NO的形式式存在。在在反应过过程中，NH3可以选选择性地地和NOX反应生生成N2和H2O，而不不是被O2所氧化化，其基基本原理理如图11-1所所示。图1-11 SCCR基本本反应原理理1.5.2 典型SCR系统组组成烟气脱硝硝系统由由还原剂剂的制备备系统和和脱硝反反应系统统两部分分组成，见见图1-2。脱脱硝反应应系统有有SCR催化反反应器、喷喷氨系统统、稀释释空气供供应系统统所组成成。液氨氨存储和和供应系系统有液液氨卸料料压缩机机、液氨氨储槽、液液氨蒸发发槽、氨氨气缓冲冲槽、氨氨气稀释释槽、废废水泵和和废水池池等。图1-22 SCCR脱硝系系统组成成1.5.3 SSCR工艺流流程典型的SSCR主要工工艺流程程为：还还原剂即即液氨用用灌装卡卡车运输输，以液液体形态态储存于于氨罐中中，液态态氨在注注入SCR系统烟烟气之前前经由蒸蒸发器蒸蒸发汽化化；汽化化的氨和和稀释空空气混合合，通过过喷氨格格栅喷入入SCR反应器器上游的的烟气中中；充分分混合后后的还原原剂和烟烟气在SCR反应器器中催化化剂的作作用下发发生反应应，以达达到去除除NOX的目的的。SCR的的基本操操作运行行主要包包含以下下几个步步骤：（1）氨氨的准备备与储存存；（2）氨氨的蒸发发并与预预混空气气相混合合；（3）氨氨与空气气的混合合气体在在反应器器的适当当位置喷喷入烟气气系统中中，其位位置通常常在反应应器入口口附近的的烟气管管路内；（4）喷喷入的混混合气体体与烟气气的混合合；（5）各各反应物物向催化化剂表面面的扩散散并进行行反应。1.5.4 SSCR工艺系系统布置置分类根据SCCR反应器器工作环环境，如如温度、粉粉尘浓度度的不同同，主要要有高尘尘、低尘尘和尾部部布置方方式55。1高温温高尘布布置该布置方方式中SCR反应器器在省煤煤器的下下游、空空气预热热器和除除尘装置置的上游游、烟气气温度约约为3550的位置置。SCR高温高高尘布置置工艺系系统见图图1-33所示。图1-33 高温高高尘布置置这种布置置的优点点是进入入反应器器的烟气气温度达达到2880420，多数数催化剂剂在这个个温度范范围内有有足够的的活性。缺缺点是催催化剂在在未经除除尘的烟烟气中，寿寿命会受受以下因因素影响响：（1）飞飞灰含有有Na、K、Ca、Si、As等，使使催化剂剂中毒，受受污染；（2）催化化剂受飞飞灰磨损损；（3）飞灰灰是催化化剂通道道堵塞；（4）烟气气温度降降低，NH3和SO3反应生生成(NH3)SOO4，使反反应器通通道和下下游的空空气预热热器堵塞塞。为了尽可可能延长长催化剂剂的使用用寿命，除除了应选选择合适适的催化化剂外，还还要使反反应器通通道有足足够的空空间以防防堵塞，同同时要有有防腐和和防磨的的措施。2高温温低尘布布置当静电除除尘器布布置在空空气预热热器的上上游时，通通常使用用低尘SCR系统。如如图1-4所示。低低尘SCR系统较较高尘SCR系统具具有更低低的成本本。图1-44 高温低低沉布置置高温低尘尘布置的的优点：（1）烟气气经静电电除尘器器后，粉粉尘浓度度降低，可可延长催催化剂的的寿命；（2）独立立存在，不不影响锅锅炉的正正常运行行；（3）氨泄泄漏量与与高温高高尘布置置方式的的相比要要少。缺点：（1）烟气气通过静静电除尘尘器后，温温度会下下降；（2）烟气气含大量量的SO2，催化化剂使部部分SO2转化为SO3，与泄泄漏的氨氨生成具具很强腐腐蚀性的的硫酸铵铵盐；（3）国内内运用经经验很少少，可供供参考的的工程实实例也少少。3低温温低尘布布置这种布置置方式通通常将SCR反应器器布置在在所有的的气体排排放控制制设备之之后，此此时的烟烟气经前前面的气气体控制制设备，已已经除去去了绝大大多数对对催化剂剂有害的的成分。SCR低温低低尘布置置工艺系系统如图图1-55所示。低温低尘尘布置的的优点：（1）烟气气经过了了除尘脱脱硫，可可采用更更大的流流速，使使催化剂剂消耗量量减少；（2）氨逃逃逸量与与其它布布置方式式相比是是最少的的；（3）不会会产生SO3，防止止二次污污染。缺点：（1）烟气气经除尘尘脱硫后后，温度度降低，低低于氨还还原NOX反应所所需的温温度，需需要重新新加热，增增加投资资和运行行成本；（2）很难难找到符符合反应应条件的的催化剂剂。图1-55 低温低低尘布置置综上所述述，由于于高温高高尘工艺艺布置是是目前应应用最为为广泛的的一种。在SCR市场中，其占有绝对的优势，国内的脱硝系统几乎采用这种布置方式。以下的设计中采用高温高尘布置方式。1.6 催化剂剂选择优良良的催化化剂是SCR技术的的关键。催催化剂有有贵金属属和普通通金属，贵贵金属易易与硫氧氧化物反反应，又又昂贵，工工程中不不建议采采用。常常用的金金属基催催化剂含含有氧化化矾（V2O5）、氧氧化钛(TiOO2)等，其其中V2O5的活性性好、表表面呈酸酸性，容容易将碱碱性的NH3捕捉到到催化剂剂表面，其其特定的的氧化优优势有利利于将氨氨和NOX转化为为氨水和和水，并并且工作作温度较较低(350450)，能在在富氧环环境下工工作，抗抗中毒能能力较强强，可负负载于Al2O3、SiOO2等氧化化物中。电电厂所用用的V2O5催化剂剂大都是是负载在在锐钛矿矿晶型TiOO2上的钒钒氧化物物，辅以以钨与钼钼为助催催化剂，一一般做成成蜂窝形形状或敷敷于陶瓷瓷介质上上12。以下对催催化剂的的种类进进行介绍绍：按温度分分类，可可分为三三类：高高温催化化剂，3455990；中温温催化剂剂，2603880；低温温催化剂剂，803000。目前前，国内内外SCR系统大大多采用用高温催催化剂，反反应温度度在2804220之间。按原材料料分类，有有三种类类型：贵贵金属型型、金属属氧化物物型和离离子交换换的沸石石分子筛筛型55。第一类催催化剂主主要Ptt-Rhh和Pd贵金金属类催催化剂，通通常以氧氧化铝等等整体式式陶瓷作作为载体体。早期期设计的的SCR系统中中多采用用此类催催化剂，其其对SCR反应有有较高的的活性，且且反应温温度较低低，缺点点是是对对NH3有一定定的氧化化作用。目目前仅应应用于低低温条件件下以及及天然气气燃烧后后NOX的脱除除。第二类的的金属氧氧化物类类催化剂剂，广泛泛应用的的SCR催化剂剂大多是是以二氧氧化钛为为载体，以V2O5或V2O5-WO3、V2O5-MoO3为活性成分；其次是氧化铁基催化剂，以Fe2O3 为基础，添加CrOx、Al2O3、ZrO2、SiO2及微量的MnOx、CaO等组成，这种催化剂活性较氧化钛基催化剂要低40%。通常催化剂载体主要作用是提供具有大的比表面积的微孔结构，在SCR反应中所具有的活性极小。当采用第第二类催催化剂时时，通常常以氨或或尿素作作为还原原剂。反反应机理理通常是是氨吸附附在催化化剂的表表面，而而NO的吸附附作用很很小，在在这一类类催化剂剂中，以以具有锐锐钛矿结结构的TiOO2为载体体，锐钛钛矿作为主主要活性性成分的的催化剂剂在工程程中应用用最为广广泛，其其技术发发展也最最为成熟熟，其活活性唯独独区间为为30004000。在这这类催化化剂中通通常还加加入WO3和MoOO3，其主主要作用用是增加加催化剂剂的活性性和热稳稳定性，防防止锐钛钛矿的烧烧结和比比表面积积丧失。另另外WO3和MoOO3的加入入能和SO3竞争TiOO2表面的碱性位位，并代代替它，从从而限制制其硫酸酸盐化。在在催化剂剂的制备备过程中中还加入入玻璃丝丝、玻璃璃粉、硅硅胶等以以增加强强度，减减少开裂裂，并加加聚乙烯烯、淀粉粉、石蜡蜡等有机机化合物物作为成成型黏结结剂。第三类是是沸石分分子筛型型，主要要是采用用离子交交换方法法制成的的金属离离子交换换沸石。通通常采用用碳氢化化合物作作为还原原剂。所所采用的的沸石类类型主要要包括Y-沸石、ZSM系列、MFI、MOR等，特特别是Cu-ZSMM-5，国外外学者对对其研究究较多。这这一类催催化剂的的特点是是具有活活性的温温度区间间较高，最最高可达达到6000。同时时，这类类催化剂剂也是目目前国外外学者研研究的中中点，但但是工业业应用方方面还不不多。目前用于于SCR中的催催化剂主主要有3种类型型：蜂窝窝式、板板式及其其它形式式。蜂窝式催催化剂采采用二氧氧化钛作作骨架材材料，将将V2O5和TiOO2混合后后挤压成成型，经经干燥、烧烧结后裁裁切装配配而成，市市场份额额约60%70%100。主主要供应应商：美美国的Corrmettechh，欧洲洲的Arggrilllonn、KWH，日本本的Sakkai、shookubbai，韩国国的SK等。蜂蜂窝式催催化剂具具有模块块化、相相对质量量比较轻轻长度易易于控制制、比表表面积大大、回收收利用率率高等优优点。蜂蜂窝式催催化剂如如图1-6所示示。图1-66 蜂窝式式催化剂剂板式催化化剂采用用金属板板作为基基材，浸浸渍催化化剂后烧烧结成型型，市场场份额占占20%30%；其它它如波纹纹式催化化剂采用用玻璃纤纤维板或或陶瓷板板作为基基材，浸浸渍催化化剂后烧烧结成型型，市场场份额占占5%左右10。主要要供应商商有德国国的Arggilllon和日本本的BHK等。具具有对烟烟气高的的高尘环环境适应应力强的的优点，但但比表面面积小，相相对压降降大。波纹状催催化剂的的制作是是采用玻玻璃纤维维板或陶陶瓷板作作为基材材浸渍烧烧结成型型。主要要供应商商有丹麦麦的Halldorr Toopsooe和日本本的Hittachhi ZZoseen，板式、波波纹式催催