脱硝基础知识培训

1、烟气脱硝研究背景：、烟气脱硝研究背景：不同年份火电厂不同年份火电厂NOX排放量比较：排放量比较：火力发电厂排烟中的火力发电厂排烟中的NOX浓度虽然低，但总量极大。越浓度虽然低，但总量极大。越来越引起密切关注。来越引起密切关注。年份年份火力发电量火力发电量（亿（亿kwh）1亿亿kwh的的NOX排放量（吨）排放量（吨）NOX排放总量排放总量（万吨）（万吨）2000117003063582005172002844882010227002625952、NOX 控制的主要方法：控制的主要方法：各种降低各种降低NOX方法的比较：方法的比较：净化类型净化类型净化方法净化方法优势优势劣势劣势燃烧过程中燃烧过程中调节燃烧调节燃烧较经济，无安装空间要求，较经济，无安装空间要求，无二次污染无二次污染不能彻底解决问题不能彻底解决问题燃燃烧烧过过程程后后干法干法SCR脱硝率高，氨逃逸量小脱硝率高，氨逃逸量小造价高，要求较大的安装造价高，要求较大的安装空间，老化的催化剂需要空间，老化的催化剂需要废弃处理废弃处理SNCR与与SCR相比，比较经济，空相比，比较经济，空间需求小间需求小脱硝率低，逃逸的氨量大，脱硝率低，逃逸的氨量大，控制困难控制困难湿法脱湿法脱硝硝用各种溶用各种溶液吸收液吸收先把先把NO氧化成氧化成NO2再吸收，吸收效率高。用水量大。再吸收，吸收效率高。用水量大。材料防腐，副产品处理难，电耗大，很少应用。仍处于材料防腐，副产品处理难，电耗大，很少应用。仍处于试验阶段试验阶段电子束电子束法法利用气体放电产生具有高度活性的粒子，将利用气体放电产生具有高度活性的粒子，将NOx氧化成氧化成容易处理的硝酸。便捷，设备简单，占用空间小，是研容易处理的硝酸。便捷，设备简单，占用空间小，是研究的主流。究的主流。备注：1、除了SCR外，其余各种方法对不同形式锅炉降低NOx的排放效果差别较大 2、除了SCR外，其余各种方法对锅炉的性能都有影响SCR工艺成为目前世界上先进的电站烟气脱硝技术，在全球烟工艺成为目前世界上先进的电站烟气脱硝技术，在全球烟气脱硝领域市场占有率高达气脱硝领域市场占有率高达98%。各种控制方法的效率：各种控制方法的效率：3、SCR脱硝技术的发展史：脱硝技术的发展史：4、SCR反应原理图：反应原理图：间接化学反应及副作用间接化学反应及副作用 当烟气温度超过规定值（430）时，易发生氨氧化反应，并增加NO的浓度和减少有效NH3的量，而且催化剂易烧结失去活性。在催化剂活性物质钒的作用下，烟气中的SO2在高温和氧气作用下一部分被氧化成SO3，称之为SO2/SO3转化率，该值一般被控制在1.01.5%,其高低与烟温、催化剂特性、含氧量、SO2浓度有关。由于运行SCR时，烟气中SO3浓度升高，在低温（320）条件下，易生成硫酸氨和硫酸氢氨，将会在催化剂和下游设备上沉积腐蚀；5、SCR脱硝工艺特点：脱硝工艺特点：6、SCR工艺系统组成和布置：工艺系统组成和布置：常规燃煤电厂常规燃煤电厂SCR系统：高含尘布置系统：高含尘布置常规燃煤电厂常规燃煤电厂SCR系统：低含尘布置系统：低含尘布置SCR布置比较：布置比较：7、SCR系统系统-烟气系统：烟气系统：旁路烟道：布置在旁路烟道：布置在SCR反应器入口与空预器入口之间。反应器入口与空预器入口之间。因在美国，因在美国，SCR在夏季臭氧季节运行，冬季关闭，中在夏季臭氧季节运行，冬季关闭，中间存在停运时间，但为了正常发电和延长催化剂使用间存在停运时间，但为了正常发电和延长催化剂使用寿命，在有这种运行要求的电厂中专门设置了寿命，在有这种运行要求的电厂中专门设置了SCR旁旁路。路。脱硝反应器：脱硝反应器：催化剂的安装及更换：催化剂的安装及更换：催化剂使用管理曲线：催化剂使用管理曲线：目前国外目前国外SCR中催化反应塔中催化反应塔清灰方式主要分为蒸汽吹灰和声波吹灰。清灰方式主要分为蒸汽吹灰和声波吹灰。蒸汽吹灰：蒸汽吹灰：清灰彻底，能有效清除积灰。清灰彻底，能有效清除积灰。但消耗蒸汽量大，机械维护量大但消耗蒸汽量大，机械维护量大，运行费用高，操作不当，可能，运行费用高，操作不当，可能造成烟气过湿，造成粘灰和腐蚀造成烟气过湿，造成粘灰和腐蚀。催化剂吹灰系统：催化剂吹灰系统：声波吹灰器声波吹灰器是通过声波发生器将压缩空气调制成高强声波，是通过声波发生器将压缩空气调制成高强声波，声波在塔内空间里传播，引起催化剂表面积灰粒子循环往复的振动，声波在塔内空间里传播，引起催化剂表面积灰粒子循环往复的振动，对灰粒之间及管壁之间的结合力起到减弱和破坏的作用，同时在灰粒对灰粒之间及管壁之间的结合力起到减弱和破坏的作用，同时在灰粒本身重量或烟气冲刷力作用下，不能连续沉积，同时部分被烟气带走。本身重量或烟气冲刷力作用下，不能连续沉积，同时部分被烟气带走。优点是投资低，运行费用低，但不能有效地移除积灰，只能防优点是投资低，运行费用低，但不能有效地移除积灰，只能防止粉尘沉积。止粉尘沉积。氨稀释及喷射系统氨稀释及喷射系统氨/空 气 稀 释 混 合 器喷 氨 格 栅稀 释 风 机（100%容 量）锅 炉 一 次 风来 自 氨 蒸 发 器NH3AIR氨氨/空气稀释系统：空气稀释系统：SCR反应区典型布置图：反应区典型布置图：SCR反应区典型布置图：反应区典型布置图：还原剂的种类：还原剂的种类：还原剂的比较：还原剂的比较：SCR系统系统-液氨制备系统：液氨制备系统：液氨特性：液氨特性：l 脱硝率脱硝率l 氨的消耗量氨的消耗量l 氨的逃逸率氨的逃逸率l 催化剂寿命催化剂寿命l SO2/SO3 的转化率的转化率l 系统阻力系统阻力9、典型的、典型的SCR系统性能保证内容：系统性能保证内容：10、SCR脱硝工程的关键：脱硝工程的关键：烟气流场性能要求：烟气流场性能要求：设计不佳导致的积灰：设计不佳导致的积灰：11、SCR脱硝技术改造工程的特脱硝技术改造工程的特殊性：殊性：1、SCR操作对锅炉烟气成份的影响：1）SCR操作时只喷入少量的氨和稀释空气（600MW机组约500kg/h，稀释风量约15000Nm3/h），使NOx反应还原成N2和H2O，该部分对锅炉烟气量而言，是微量反映，因此对烟气成分参数并无影响；2）反应器及烟道有适当保温，因此回到空气预热器，烟气温度微下降23；总之SCR对空预器入口的烟气量和温度基本无影响。12、增加、增加SCR脱硝装置对锅炉系统的脱硝装置对锅炉系统的影响：影响：2、对锅炉岛总体布置的影响 在没有装设SCR装置的型锅炉上，通常将回转式空气预热器布置在省煤器下方，一次风机和送风机布置于空气预热器后。同步装设SCR装置的锅炉，为了烟道布置顺畅、减少烟气则阻力且为SCR装置留有足够的布置空间，一般将空气预热器拉出，布置在锅炉尾部受热面最后一排柱外侧，在空气预热器上方布置SCR装置，为了节约占地，可将一次风机和送风机布置于空气预热器前、省煤器下方。装设装设SCRSCR装置的锅炉，支撑装置的锅炉，支撑SCRSCR装置的钢架通常是装置的钢架通常是与锅炉钢架为同一联合体系，不论与锅炉钢架为同一联合体系，不论SCRSCR装置布置在锅炉装置布置在锅炉钢架内或外，锅炉钢架均要承受一定的荷载。改造机钢架内或外，锅炉钢架均要承受一定的荷载。改造机组必须校核钢支架强度。组必须校核钢支架强度。由于装设了由于装设了SCRSCR装置后，装置后，600MW600MW机组烟气侧阻力要机组烟气侧阻力要增加增加1000Pa1000Pa左右，引风机的风压会相应提高，因此，左右，引风机的风压会相应提高，因此，要对炉膛的承压设计进行核算。要对炉膛的承压设计进行核算。由于在催化反应中由于在催化反应中SO2将转化成将转化成SO3，除了生成黏性的硫酸氢铵以外，除了生成黏性的硫酸氢铵以外,反应器下游的反应器下游的SO3也会有明显的增加，使得烟气露点温度提高也会有明显的增加，使得烟气露点温度提高,并在空气并在空气预热器冷端受热面上凝结成硫酸，从而对受热面造成腐蚀。预热器冷端受热面上凝结成硫酸，从而对受热面造成腐蚀。空预器在防止堵塞和冷段清洗方面须作如下特殊设计：空预器在防止堵塞和冷段清洗方面须作如下特殊设计：热元件采用高吹灰通透性的波形；热元件采用高吹灰通透性的波形；合并传统的冷段和中温段，其冷段传热元件增高；合并传统的冷段和中温段，其冷段传热元件增高；冷段层采用搪瓷表面传热元件；冷段层采用搪瓷表面传热元件；空预器吹灰次数增加，吹灰器采用双介质，常规吹灰介质为蒸汽，空预器吹灰次数增加，吹灰器采用双介质，常规吹灰介质为蒸汽，停机清洗介质为高压水等。停机清洗介质为高压水等。由于脱硝剂的喷入量相对烟气量较少，对吸风机风量影响可由于脱硝剂的喷入量相对烟气量较少，对吸风机风量影响可以忽略不计；但因以忽略不计；但因SCRSCR的阻力增加约的阻力增加约1000Pa1000Pa，使引风机的风压，使引风机的风压相应提高，其功率也相应增加，相应提高，其功率也相应增加，600MW600MW机组功率也相应增加约机组功率也相应增加约1000KW1000KW。只要合理控制氨的逃逸率（一般控制在只要合理控制氨的逃逸率（一般控制在3ppm3ppm以下），以下），SCRSCR脱硝装置对除尘器性能和运行影响不大，但需对除尘器壳体压脱硝装置对除尘器性能和运行影响不大，但需对除尘器壳体压力设计值进行核算。力设计值进行核算。脱硝技术的引进：脱硝技术的引进：技术特点：技术特点：优化的喷氨系统 优化的静态混合器 丰富的爆米花灰处理经验 物理模型和CDF流场模拟为节约成本提供有利保障喷氨系统：喷氨系统：喷氨系统：喷氨系统：喷氨系统喷氨系统典型的阀门组站：典型的阀门组站：静态混合器静态混合器BW结构工程标准是BW公司在AISCASD设计规范和ASME规范基础上总结出的一套设计标准。它主要用于高温下的烟道设计及钢结构设计。它将本来用于常温下的AISCASD设计规范各种应力和许用应力计算公式进行高温状态下调整，并考虑了ASME标准的影响。规定了各种材料在高温下的最高使用温度。对SCR反应器支架，它给出了相应材料在高温下的蠕变失效强度曲线，便于反应器支架设计的选材和设计。SCR反应器：反应器：设计要保证入口的烟气速度场、温度场、设计要保证入口的烟气速度场、温度场、NH3/NOx浓度场分布均匀。浓度场分布均匀。方法：方法：l计算流体动力模型（计算流体动力模型（CFD）l实物模型实物模型SCR反应器：反应器：凯迪研发中心凯迪研发中心实力雄厚的技术支撑平台：实力雄厚的技术支撑平台：模拟实例：模拟实例：整流器后（催化剂入口）烟气速度矢量分布：整流器后（催化剂入口）烟气速度矢量分布：实体模型：实体模型：某燃煤电厂某燃煤电厂SCR系统的系统的1：12实物模型：实物模型：