脱硝技术课件

燃煤污染控制燃煤污染控制 脱硝技术脱硝技术 1 概述概述2 低低NOx燃烧技术燃烧技术3 炉膛喷射脱硝炉膛喷射脱硝4 烟气脱硝烟气脱硝11 概述概述1、煤的燃烧方式对、煤的燃烧方式对NOx排放的影响排放的影响探讨生成规律可以知道，探讨生成规律可以知道，NOx的生成及破坏的生成及破坏与以下因素有关：与以下因素有关：1)煤种特性，如煤的含氮量，挥发份含量，燃煤种特性，如煤的含氮量，挥发份含量，燃料比料比FC/V以及以及V-H/V-N等。等。2)燃烧温度。燃烧温度。3)炉膛内反应区烟气的气氛，即烟气内氧气，炉膛内反应区烟气的气氛，即烟气内氧气，氮气，氮气，NOx和和CHi的含量。的含量。4)燃料及燃烧产物在火焰高温区和炉膛内的停燃料及燃烧产物在火焰高温区和炉膛内的停留时间。留时间。2不同燃煤设备所生成的不同燃煤设备所生成的NOx的原始排放值及为达到的原始排放值及为达到环境保护标准所需的环境保护标准所需的NOx降低率降低率举例：固态除渣煤粉炉，当要求举例：固态除渣煤粉炉，当要求NOx排放值为排放值为650mg/m3时，所需的时，所需的NOx降低率为降低率为36%32、低、低NOx排放主要技术措施排放主要技术措施1.改变燃烧条件：包括低过量空气燃烧法，改变燃烧条件：包括低过量空气燃烧法，空气分级燃烧法，燃料分级燃烧法，烟空气分级燃烧法，燃料分级燃烧法，烟气再循环法。气再循环法。2.炉膛喷射脱硝：包括喷氨及尿素，喷入炉膛喷射脱硝：包括喷氨及尿素，喷入水蒸汽，喷入二次燃料。水蒸汽，喷入二次燃料。3.烟气脱硝：烟气脱硝：4.干法脱硝。干法脱硝。(烟气催化脱硝，电子束照射烟气催化脱硝，电子束照射烟气脱硝烟气脱硝)5.湿法脱硝。湿法脱硝。4凡通过改变燃烧条件来控制燃烧关键参数，凡通过改变燃烧条件来控制燃烧关键参数，以抑制生成或破坏已生成的以抑制生成或破坏已生成的NOx达到减少排达到减少排放的技术称为低放的技术称为低NOx燃烧技术燃烧技术在各种降低在各种降低NOx排放的技术中，低排放的技术中，低NOx燃烧燃烧技术是采用最广、相对简单、经济并且是有技术是采用最广、相对简单、经济并且是有效的方法效的方法 1.低过量空气燃烧低过量空气燃烧2.空气分级燃烧空气分级燃烧 3.燃料分级燃烧燃料分级燃烧4.烟气再循环烟气再循环2 低低NOx燃烧技术燃烧技术5使燃烧过程尽可能地在接近理论空使燃烧过程尽可能地在接近理论空气量的条件下进行，随着烟气中过气量的条件下进行，随着烟气中过量氧的减少，可以抑制量氧的减少，可以抑制NOx的生成，的生成，采用低过量空气燃烧可以降低采用低过量空气燃烧可以降低NOx排放排放15%20%1、低过量空气燃烧、低过量空气燃烧 6煤粉燃烧时一次风比煤粉燃烧时一次风比例和烟气中飞灰含碳例和烟气中飞灰含碳量与量与NOx含量的关系含量的关系 炉内氧的浓度过低，低于炉内氧的浓度过低，低于3%以下时，会造成以下时，会造成CO浓浓度的急剧增加，从而大大度的急剧增加，从而大大增加化学未完全燃烧热损增加化学未完全燃烧热损失。同时，也会引起飞灰失。同时，也会引起飞灰含碳量的增加，燃烧效率含碳量的增加，燃烧效率将会降低将会降低此外，低氧浓度会使炉膛此外，低氧浓度会使炉膛内的某些地区成为还原性内的某些地区成为还原性气氛，从而降低灰熔点，气氛，从而降低灰熔点，引起炉壁结渣与腐蚀引起炉壁结渣与腐蚀7煤粉燃烧时一次风比例和烟气中飞灰煤粉燃烧时一次风比例和烟气中飞灰含碳量与含碳量与NOx含量的关系含量的关系8基本原理基本原理将燃料的燃烧过程分阶段完成将燃料的燃烧过程分阶段完成一级燃烧：一级燃烧：将供入炉膛的空气量减少到总燃烧空气量的将供入炉膛的空气量减少到总燃烧空气量的70%75%，使燃料先在缺氧的富燃料燃烧条，使燃料先在缺氧的富燃料燃烧条件下燃烧。过量空气系数件下燃烧。过量空气系数 1，降低了燃烧区，降低了燃烧区内的燃烧速度和温度水平，而且在还原性气氛内的燃烧速度和温度水平，而且在还原性气氛中降低了生成中降低了生成NOx的反的反应率，抑制了率，抑制了NOx的生的生成量成量。二级燃烧：二级燃烧：其余空气其余空气与与一一级燃燃烧区区产生的烟气混合，在生的烟气混合，在 1的条件下完成全部燃的条件下完成全部燃烧过程程。2、空气分级燃烧、空气分级燃烧 9空气分级燃烧弥补了低过量空气燃空气分级燃烧弥补了低过量空气燃烧的缺点。烧的缺点。但若第一级和第二级的空气比例分但若第一级和第二级的空气比例分配不当，则会增加不完全燃烧损失。配不当，则会增加不完全燃烧损失。同时，在煤粉炉第一级燃烧区内的同时，在煤粉炉第一级燃烧区内的还原性气氛也存在着使灰熔点降低还原性气氛也存在着使灰熔点降低而引起结渣，或引起受热面腐蚀的而引起结渣，或引起受热面腐蚀的问题。问题。10一级燃一级燃烧区内烧区内过量空过量空气系数气系数燃料中燃料中氮含量氮含量与与NOx生成量生成量的关系的关系 11大型煤粉锅炉空气分级燃烧效果举例大型煤粉锅炉空气分级燃烧效果举例12空气分级燃烧中，第二阶段完全燃空气分级燃烧中，第二阶段完全燃烧所需的其余空气将通过布置在主烧所需的其余空气将通过布置在主燃烧器上方的专门空气喷口燃烧器上方的专门空气喷口OFA（Over Fire Air）”火上风火上风”喷入喷入炉膛。为了保证既能减少炉膛。为了保证既能减少排放，又排放，又能保证锅炉燃烧的经济、可靠性，能保证锅炉燃烧的经济、可靠性，必须正确组织空气分级燃烧过程。必须正确组织空气分级燃烧过程。13煤粉炉燃烧器前墙布置时煤粉炉燃烧器前墙布置时“火上风火上风”(OFA)喷口布置的示意图喷口布置的示意图“火上风”喷口一次风煤粉和二次风14一级燃烧区内过量空气系数、燃料中一级燃烧区内过量空气系数、燃料中氮含量与氮含量与NOx生成量的关系生成量的关系15已已生生成成的的NO在在遇遇到到烃烃根根CHi和和末末完完全全燃燃烧烧产产物物CO，H2，C和和CnHm时时，会会发发生生NO的的还还原原反反应应，反应式为：反应式为：4NO十十CH42N2十十CO2十十H2O2NO十十 2CnHm十十(2n十十 m/2-1)O2N2十十 2nCO2十十mH2O2NO十十2CON2十十2CO22NO十十2CN2十十2CO2NO十十2H2N2十十2H2O3、燃料分级燃烧、燃料分级燃烧 16利用这一原理，将利用这一原理，将80%85%燃料送燃料送入一级燃烧区，在入一级燃烧区，在 1条件下燃烧生条件下燃烧生成，送入一级区的燃料称为一级燃成，送入一级区的燃料称为一级燃料；其余料；其余15%20%则在主燃烧器上则在主燃烧器上部送入二级燃烧区，在部送入二级燃烧区，在 1条件下条件下形成还原性气氛，使形成还原性气氛，使NO还原。二级还原。二级燃烧区又称再燃区。燃烧区又称再燃区。17一次燃烧区：一次燃烧区：一次燃料，在一次燃料，在 1的条件下燃烧并生成的条件下燃烧并生成NOx。再燃烧区：再燃烧区：二次燃料，在二次燃料，在 1的条件下形成很强的的条件下形成很强的还原性气氛，使得在一级燃烧区中生成还原性气氛，使得在一级燃烧区中生成的的NOx被还原成氮分子被还原成氮分子(N2)。燃尽区：燃尽区：最后再送入二次风，在最后再送入二次风，在 1的条件下将的条件下将未完全燃未完全燃烧产物的燃尽物的燃尽。18燃料分级燃烧燃料分级燃烧原理示意图原理示意图 19不同种不同种类的二类的二次燃料次燃料和再燃和再燃区内过区内过量空气量空气系数系数 2及及NOx浓度的浓度的关系关系 202122将锅炉尾部烟气再送入炉内，降低将锅炉尾部烟气再送入炉内，降低了氧气浓度，降低燃烧温度，从而了氧气浓度，降低燃烧温度，从而降低降低NOx的排放浓度。的排放浓度。4、烟气再循环、烟气再循环 23烟气再循环的烟气再循环的不足之处不足之处由由于于循循环环烟烟气气量量的的增增加加，燃燃烧烧会会趋趋于于不不稳稳定定，而而且且末末完完全全燃燃烧烧热热损损失失会增加。会增加。增增加加循循环环风风机机、烟烟道道，增增大大投投资资，系统也较复杂。系统也较复杂。24锅炉烟气再循环锅炉烟气再循环系统示意图系统示意图 25烟气再循环率与烟气再循环率与NOx降低率的关系降低率的关系1燃料为煤气或轻油；燃料为煤气或轻油；2重油锅炉和液态排渣煤粉炉重油锅炉和液态排渣煤粉炉33固态排渣煤粉炉固态排渣煤粉炉 26不同煤燃烧设备的低不同煤燃烧设备的低NOx燃烧技术比较燃烧技术比较 2728向向炉炉膛膛喷喷射射某某种种物物质质来来还还原原已已生生成成的的NOx，从从以以降降低低NOx的的排排放放量量。包包括括喷喷水水、喷喷射射二二次次燃燃料和喷氨等料和喷氨等1、喷水法、喷水法但一氧化氮氧化较困难，需喷入臭氧或高锰酸但一氧化氮氧化较困难，需喷入臭氧或高锰酸钾，不现实。钾，不现实。2、喷二次燃料：、喷二次燃料：即前述燃料分级燃烧，但二次燃料不会仅选择即前述燃料分级燃烧，但二次燃料不会仅选择NO反应，还会与氧气反应，使烟气温度上升反应，还会与氧气反应，使烟气温度上升3 炉膛喷射脱硝炉膛喷射脱硝293、喷氨法（尿素等氨基还原剂）、喷氨法（尿素等氨基还原剂）4NH3十十4NO十十O26H2O十十4N2 4NH3十十2NO2十十O26H2O十十3N2 4NH3十十6NO6H2O十十5N2 8NH3十十6NO212H2O十十7N2由于氨只和烟气中由于氨只和烟气中NOx反应，而一般不反应，而一般不和氧反应，这种方法亦称选择性非催化和氧反应，这种方法亦称选择性非催化剂吸收（剂吸收（SNCR）法。但不用催化剂，氨）法。但不用催化剂，氨还原还原NO仅在仅在950 1050这一狭窄范这一狭窄范围内进行，故喷氨点应选择在炉膛上部围内进行，故喷氨点应选择在炉膛上部对应位置。对应位置。30采用炉膛喷射脱硝，喷射点必须在采用炉膛喷射脱硝，喷射点必须在950 1050 之间。之间。喷入的氨与烟气良好混合是保证脱硝还喷入的氨与烟气良好混合是保证脱硝还原反应充分进行、使用最少量氨达到最原反应充分进行、使用最少量氨达到最好效果的重要条件。好效果的重要条件。若喷入的氨未充分反应，则泄漏的氨会若喷入的氨未充分反应，则泄漏的氨会到锅炉炉尾部受热面，不仅使烟气飞灰到锅炉炉尾部受热面，不仅使烟气飞灰容易沉积在受热面，且烟气中氨遇到三容易沉积在受热面，且烟气中氨遇到三氧化硫会生成硫酸氨（粘性，易堵塞空氧化硫会生成硫酸氨（粘性，易堵塞空气预热器，并有腐蚀危险）。气预热器，并有腐蚀危险）。31炉内喷氨脱硝优缺点炉内喷氨脱硝优缺点非催化喷氨脱硝法投资少，运行费非催化喷氨脱硝法投资少，运行费用也低。用也低。但反应温度范围狭窄；但反应温度范围狭窄；要有良好的混合及反应空间和反应要有良好的混合及反应空间和反应时间的条件；时间的条件；当要求较高的脱除率时，会造成当要求较高的脱除率时，会造成NH3泄泄漏量过大等问题。漏量过大等问题。32选择性非催化脱硝法选择性非催化脱硝法(SNCR)炉墙上炉墙上多层氨喷口位置示意图多层氨喷口位置示意图喷入氨/尿素燃烧器烟气1050oC-950oC334 烟气脱硝烟气脱硝一、干法烟气脱硝一、干法烟气脱硝1.使用催化剂来促进还原反应的选择性催化使用催化剂来促进还原反应的选择性催化脱硝法脱硝法SCR(Selective Catalytic Reduction)2.电子束照射法电子束照射法3.同时脱硫脱硝法同时脱硫脱硝法各种低燃烧技术是降低燃煤锅炉排放值最主要亦各种低燃烧技术是降低燃煤锅炉排放值最主要亦较经济的技术。但一般只降低排放较经济的技术。但一般只降低排放50%左右。据左右。据环保法对排放的要求，应低于环保法对排放的要求，应低于40%方可，故应考方可，故应考虑燃烧后的烟气脱硝处理技术虑燃烧后的烟气脱硝处理技术341.烟气烟气SCR脱硝法脱硝法烟气烟气SCR脱硝法采用催化剂促进氨与脱硝法采用催化剂促进氨与NO还原还原反应。若使用钛和铁氧化物类催化剂，其反反应。若使用钛和铁氧化物类催化剂，其反应温度为应温度为300400，当采用活性焦炭时，当采用活性焦炭时，其反应温度为其反应温度为100150根据反应器在锅炉尾部烟道的位置，有三种根据反应器在锅炉尾部烟道的位置，有三种方案方案:(1)在空气预热器前在空气预热器前350位置位置(2)在静电除尘器和空气预热器之间在静电除尘器和空气预热器之间(3)布置在布置在FGD(湿法烟气脱硫装置湿法烟气脱硫装置)之后之后35SCR喷氨法催化剂反应器喷氨法催化剂反应器(SCR反应器反应器)置于空气预热器前的高尘烟气中置于空气预热器前的高尘烟气中锅炉静电除尘器SCR反应器空气预热器NH3储罐蒸发器去湿法烟气脱硫系统NH3空气NH3NH3+空气36此时，烟气中含有飞灰、二氧化硫、故反应器此时，烟气中含有飞灰、二氧化硫、故反应器在在“不干净不干净”的高尘烟气中。但此处温度在的高尘烟气中。但此处温度在300500之间，适用于多数催化剂，但寿之间，适用于多数催化剂，但寿命受下列因素影响命受下列因素影响:烟气飞灰中烟气飞灰中Na，K，Ca，Si，As会使催化剂中会使催化剂中毒或污染毒或污染飞灰对催化剂反应器的磨损和使催化剂反应器飞灰对催化剂反应器的磨损和使催化剂反应器蜂窝堵塞蜂窝堵塞如烟气温度升高，会使催化剂烧结或使之再结如烟气温度升高，会使催化剂烧结或使之再结晶失效晶失效如烟气温度降低，氨会和三氧化硫生成硫酸氢，如烟气温度降低，氨会和三氧化硫生成硫酸氢，堵塞烟道堵塞烟道高活性催化剂会使二氧化硫氧化成三氧化硫高活性催化剂会使二氧化硫氧化成三氧化硫37SCR喷氨法催化剂反应器喷氨法催化剂反应器置于空气预热器与静电除尘器之间置于空气预热器与静电除尘器之间锅炉锅炉静电除静电除尘器尘器SCR反应器反应器空气预热器空气预热器NH3储罐储罐蒸发器蒸发器NH3NH3+空气空气湿法烟湿法烟气脱硫气脱硫系统系统空气空气去烟囱去烟囱空气空气38SCR喷氨法催化剂反应器喷氨法催化剂反应器布置在布置在FGD(湿法烟气脱硫装置湿法烟气脱硫装置)之后之后锅炉锅炉静电除静电除尘器尘器SCR反应器反应器空气预热器空气预热器NH3储罐储罐蒸发器蒸发器NH3NH3+空气空气湿法烟湿法烟气脱硫气脱硫系统系统空气空气气气/气加热器气加热器去烟囱去烟囱空气空气气气/油燃烧器或油燃烧器或蒸汽换热器蒸汽换热器39布置在静电除尘器和空气预热器之间布置在静电除尘器和空气预热器之间布置在布置在FGD（湿法烟气脱硫装置）之后湿法烟气脱硫装置）之后其优点显而易见，此时可使用高活性催其优点显而易见，此时可使用高活性催化剂，且结构紧凑，其寿命较长。问题：化剂，且结构紧凑，其寿命较长。问题：反应器在反应器在FGD之后之后,温度仅有温度仅有5060，故需加热升温，故需加热升温与与SNCR一样，一样，SCR也应注意喷氨量的控也应注意喷氨量的控制制402.同时脱硫脱硝法同时脱硫脱硝法硫化物、硝化物和粉尘联合控制工艺硫化物、硝化物和粉尘联合控制工艺 近年来，美国巴布科克近年来，美国巴布科克 威尔科克斯威尔科克斯(B&W)公司开发了一种公司开发了一种SNRB技术。其特技术。其特点是使用一种高温布袋除尘器，将脱硫点是使用一种高温布袋除尘器，将脱硫脱硝和除尘结合到一起。其原理为：将脱硝和除尘结合到一起。其原理为：将钙基或钠基碱性吸收剂喷入烟气中脱硫，钙基或钠基碱性吸收剂喷入烟气中脱硫，将高温催化剂喷入耐高温陶瓷纤维袋内将高温催化剂喷入耐高温陶瓷纤维袋内并通过喷氨脱硝，高温脉冲喷射布袋除并通过喷氨脱硝，高温脉冲喷射布袋除尘尘41烟气入口烟气入口高高温温陶陶瓷瓷纤纤维维袋袋清洁烟气清洁烟气SOx-NOx-RoxBox(SNRB)工艺流程工艺流程喷喷入入氨氨喷喷入入碱碱42二、湿法烟气脱硝二、湿法烟气脱硝1.同时脱硫脱硝的湿式系统同时脱硫脱硝的湿式系统石灰石灰/石膏法：采用生石灰石膏法：采用生石灰,消石灰和微粒碳酸钙制消石灰和微粒碳酸钙制成吸收液，加入少量硫酸，将其成吸收液，加入少量硫酸，将其pH调制调制44.5，在，在洗涤塔内反应如下洗涤塔内反应如下:Ca(OH)2+SO2 CaSO3+H2O CaSO3+SO2+H2O Ca(HSO3)2 NO+2Ca(HSO3)2+H2O 1/2N2+2CaSO4 2HO+2SO2 NO2+2Ca(HSO3)2+2H2O 1/2N2+2CaSO4 2H2O+2SO2氨氨/石膏法石膏法432.二氧化氯氧化吸收二氧化氯氧化吸收3.臭氧氧化吸收臭氧氧化吸收 NO+O3 NO2+O2 2NO+O3 N2O5 N2O5+H2O 2HNO34.高锰酸钾氧化吸收法高锰酸钾氧化吸收法4445写在最后写在最后成功的基成功的基础在于好的学在于好的学习习惯The foundation of success lies in good habits46谢谢大家荣幸这一路，与你同行ItS An Honor To Walk With You All The Way讲师：XXXXXX XX年XX月XX日