SCR脱硝工艺课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第一部分： 概述,烟气SCR脱硝工艺,1,第一部分： 概述烟气SCR脱硝工艺1,1、,N,O,x,的来源,通常以NOx表示NO（90%）和NO,2,（10%）,天然源：闪电、火灾、大气中NH,3,、N,2,O的氧化,人为源：燃煤电厂、硝酸厂、汽车排放等,2,1、NOx的来源通常以NOx表示NO（90%）和NO2 （1,2、,NOx的危害性（酸雨的定义）,降水,pH5.6,称为酸雨,3,2、NOx的危害性（酸雨的定义）降水pH5.6称为酸雨3,2、,NOx的危害性（受酸雨破坏的红杉树）,4,2、NOx的危害性（受酸雨破坏的红杉树）4,2、,NOx的危害性（臭氧层受破坏）,5,2、NOx的危害性（臭氧层受破坏）5,2、,NOx的危害性（臭氧层受破坏）,6,2、NOx的危害性（臭氧层受破坏）6,2、,NOx的危害性（光化学烟雾事件）,NOx与HC等污染物，在合适的气象、地理条件下，受强烈的光照后形成光化学烟雾。1940年首次出现于美国洛杉矶。,现象：强烈刺激性的浅蓝色烟雾使能见度降低；行人眼睛红肿流泪，刺激呼吸系统，损害肺功能；橡胶开裂，植物叶片受毒变黄以致枯死。,7,2、NOx的危害性（光化学烟雾事件） NOx与HC等污染,2、,NOx的危害性（温室效应）,8,2、NOx的危害性（温室效应）8,2、,NOx的危害性（温室效应,冰川溶化）,9,2、NOx的危害性（温室效应冰川溶化）9,3、NOx排放指标（标准）,单位：,mg/m,3,时段,第1时段,第2时段,第3时段,实施时间,05年1月1日,05年1月1日,04年1月1日,燃煤,锅炉,Vdaf10%,1500,1300,1100,10%Vdaf 20%,1100,650,650,Vdaf 20%,450,环保部门的要求，二期工程建成后，嵩屿电厂一、二期工程大气污染物的排放应按GB13223-2003第时段限值的一半控制，即：NOx控制浓度值为,225,mg/m,3,。,10,3、NOx排放指标（标准）单位：mg/m3 时段 第1,3、,NOx的排放指标（总量）,2004年全国电厂NOx的排放量：,655.7万,吨,2004年一期工程NOx的排放量：,7211,吨,2005年一期工程NOx的排放量：,7668,吨,环保部门要求的NOx排放指标：,A、浓度,225,mg/m,3,。,B、脱硝率,60%,现有的排放浓度：,450600,mg/m,3,11,3、NOx的排放指标（总量）2004年全国电厂NOx的排放量,4、NOx生的原因,燃料型NOx,热力型NOx,12,4、NOx生的原因12,4,、NOx产生的原因,燃料型NOx,A、定义：空气中的氧与煤中氮元素热解产物发生反应，生成NOx。,B、比例：占燃烧过程所产生NOx的75%90%，是燃烧过程中NOx的主要来源。,C、煤中氮量：煤中含氮0.53.0%,13,4、NOx产生的原因燃料型NOx13,热力型NOx,A、定义：燃烧时空气中的N,2,和O,2,在高温下生成的NOx。,B、条件：热力型NOx是在温度高于1500K时产生的，并随着温度的升高而增多 。,4,、NOx产生的原因,14,热力型NOx4、NOx产生的原因14,4、NOx产生的影响因素,煤种（挥发份、氮量、固定碳）,燃料温度,过量空气系数（a值）,反应区的烟气组成（O,2,、N,2,、CO等）,反应停留时间,煤粉细度,过量空气系数a为最重要的影响因素,15,4、NOx产生的影响因素煤种（挥发份、氮量、固定碳）15,5、,NOx的控制技术,主要有两大类：,（1）低NOx燃烧技术,在锅炉炉膛内减少煤燃烧生成NOx的量,（2）烟气脱氮技术,在烟气中脱除NOx，以减少向环境排放。,16,5、NOx的控制技术主要有两大类：16,5、,NOx控制技术（低NOx燃烧技术）,技术分类,1、低过量空气燃烧,2、空气分级燃烧、燃料分级燃烧,3、烟气再循环等技术,技术核心,形成缺氧富燃料区，设法降低局部高温区的燃烧温度以抑制NO,x,的生成。,17,5、NOx控制技术（低NOx燃烧技术）技术分类17,1、空气分级燃烧,实质：缺氧燃烧,2、燃料分级燃烧,实质：NOx被还原,80%空气量,20%空气量,20%燃料,80%燃料,5、,NOx控制技术（低NOx燃烧技术）,18,1、空气分级燃烧2、燃料分级燃烧80%空气量20%空气量20,5、,NOx控制技术（DRB型低NOx燃烧器）,19,5、NOx控制技术（DRB型低NOx燃烧器）19,5、,NOx控制技术（低NOx燃烧模拟图）,20,5、NOx控制技术（低NOx燃烧模拟图）20,5、,NOx的控制技术（烟气脱硝）,Selective Non - Catalytic Reduction,(SNCR),选择性非催化还原法,（,氨和尿素在1000,C,下发生反应）：工艺简化，但脱氮效率较低。,Selective Catalytic Reduction (SCR),选择性催化还原法 (SCR),（在450 C 喷射氨水和空气，用V-Mo 催化剂使 NO,x,转化为 N,2,和蒸汽）,* 被广泛的应用,* 不利的因素有：氨水的挥发,* NH,3,/尿素存储,21,5、NOx的控制技术（烟气脱硝）Selective Non,烟气SCR脱硝工艺,第二部分：,SCR工艺与设备,22,烟气SCR脱硝工艺第二部分： SCR工艺与设备22,1、烟气SCR脱硝原理（化学反应原理）,在氮氧化物(NOx)选择催化还原过程中，通过加氨(NH,3,)可以把NOx转化为氮气(N,2,)和水(H,2,O)。,主要的化学反应方程式如下：,4NO+4NH,3,+O,2,4N,2,+6H,2,O,6NO+4NH,3,5N,2,+6H,2,O,23,1、烟气SCR脱硝原理（化学反应原理） 在氮氧化物(,1、烟气SCR脱硝原理（化学反应机理）,氨首先被催化剂活化成氨基，再与烟气中的NO偶合，形成了极易降解为N,2,和H,2,O的亚硝基中间产物。随着还原态的催化剂被烟气中的氧气所氧化，催化剂得到复原，实现了催化循环。,24,1、烟气SCR脱硝原理（化学反应机理） 氨首先被催化,1、,烟气SCR脱硝原理（化学反应过程）,原烟气,NH,3,催化剂层,NOx,NOx,NOx,NH,3,NH,3,NH,3,NOx,NOx,N,2,N,2,H,2,O,H,2,O,H,2,O,净烟气,25,1、烟气SCR脱硝原理（化学反应过程） 原烟气NH3,1、,烟气SCR脱硝原理（化学反应过程）,NH,3,NOx,N,2,H,2,O,26,1、烟气SCR脱硝原理（化学反应过程） NH3NOxN2H2,2、,烟气SCR脱硝工艺（反应器简图）,净烟气,原烟气,催化剂,整流器,喷氨,27,2、烟气SCR脱硝工艺（反应器简图） 净烟气原烟气催化剂整流,2、,烟气SCR脱硝工艺（工艺简图）,28,2、烟气SCR脱硝工艺（工艺简图） 28,3、,烟气SCR工艺（ #2机反应器布置侧面图）,K,L,O,P,导流板,省煤器,整流层,运行层,备用层,膨胀节,灰斗,空预器,一次风机,FL 39650 mm,FL 34550 mm,FL 26500 mm,FL 18690 mm,FL 13990 mm,M,N,图例,新增的设备,原有的设备,改造的立柱,原有的立柱,混合器,注氨格栅,29,3、烟气SCR工艺（ #2机反应器布置侧面图） KLOP导流,4、,烟气SCR脱硝工艺（ 主要技术指标）,项目,单位,设计值,锅炉烟气流量,Nm,3,/h,1010466,NH,3,逃逸率,Vol. ppm,3,设计脱硝效率,%,60,SO,2,转化成,SO,3,的百分率,%,1,30,4、烟气SCR脱硝工艺（ 主要技术指标） 项目单位设计值锅炉,4、,烟气SCR脱硝工艺（ 主要经济指标）,每台机每小时耗氨量为,110,Kg，,4台机每天耗氨量约为,10,吨,4台机年耗量为,3300,吨（按100%负荷，7500 hr计）,4台机年耗氨总费用约为,1000,万元，（按3100元/吨氨计）,31,4、烟气SCR脱硝工艺（ 主要经济指标） 每台机每小时耗氨量,5、烟气SCR设备 （反应器基础与砼支承）,#1机反应器基础改造,#1机反应器砼支座,32,5、烟气SCR设备 （反应器基础与砼支承）#1机反应器基础改,5、烟气SCR设备 （反应器安装图）,反应器钢架安装图,反应器壳体安装图,33,5、烟气SCR设备 （反应器安装图）反应器钢架安装图反应器壳,5、烟气SCR设备 （稀释风机）,为保证氨（NH,3,）注入烟道的绝对安全以及均匀混合，将氨浓度降低到爆炸极限（其爆炸极限：在空气中体积比为 1528）下限以下，控制在5以内。,一期风机房,布置在反应器前侧,二期风机房,布置在反应器后侧,34,5、烟气SCR设备 （稀释风机）为保证氨（NH3）注入烟道的,5、烟气SCR设备 （AIG示意图）,氨注入栅格（AIG）包含有注射喷嘴的集管和支管。每个反应器配1根母管，12根支管，每根支管上有6个喷嘴。一、二期喷嘴数量有差异。,PI,FI,FI,FI,FI,FI,FI,FI,FI,FI,烟道,稀释后的氨气,支管,母管,35,5、烟气SCR设备 （AIG示意图） 氨注入栅格（AIG,5、烟气SCR设备 （AIG实物图）,氨注入栅格（AIG）上的集管和支管,一期施工中AIG,二期施工中AIG,36,5、烟气SCR设备 （AIG实物图） 氨注入栅格（AIG,5、烟气SCR设备 （AIG-喷嘴）,白色金属部分为注氨喷嘴,氨母管,调节阀,流量计,烟道,喷嘴,AIG喷嘴分布示意图,37,5、烟气SCR设备 （AIG-喷嘴）白色金属部分为注氨喷嘴,5、烟气SCR设备 （吹灰器）,吹灰器的作用是定期吹去催化剂层上的积灰,38,5、烟气SCR设备 （吹灰器）吹灰器的作用是定期吹去催化剂层,5、烟气SCR设备 （氨站-参数）,氨站设3座100m,3,的氨储罐，储存的氨数量为165吨，满足电厂4台机组锅炉脱硝15天储存量的需要。,汽化器：3台，气化能力约 500kg/h（液氨转为气氨）,稳压罐：约4m,3,（储存气氨）,4氨中和装置、消防装置、卸氨装置、劳保（洗眼器）等,39,5、烟气SCR设备 （氨站-参数）氨站设3座100m3的氨储,5、烟气SCR设备 （氨站-水喷淋中实景）,氨罐四周的喷淋头用于氨气泄漏时应急喷淋及夏季高温下罐体的降温喷淋。,40,5、烟气SCR设备 （氨站-水喷淋中实景） 氨罐四周的喷,5、烟气SCR设备 （后石电厂氨站）,参照对比图,41,5、烟气SCR设备 （后石电厂氨站）参照对比图41,5、烟气SCR设备 （氨站-设备图片）,气化器,压缩机,42,5、烟气SCR设备 （氨站-设备图片）气化器压缩机42,5、烟气SCR设备 （SCR反应器实景图片）,嵩屿电厂#3机,SCR,反应器,嵩屿电厂#2机,SCR,反应器,43,5、烟气SCR设备 （SCR反应器实景图片）嵩屿电厂#3机S,5、烟气SCR设备 （SCR反应器实景图片）,嵩屿电厂#2-#4机,SCR,反应器,嵩屿,44,5、烟气SCR设备 （SCR反应器实景图片）嵩屿电厂#2-#,5、烟气SCR设备 （SCR反应器实景图片）,台塑集团,SCR,反应器,漳州后石电厂,SCR,反应器,45,5、烟气SCR设备 （SCR反应器实景图片）台塑集团SCR反,5、烟气SCR设备 （SCR反应器实景图片）,江苏太仓电厂,SCR,反应器,46,5、烟气SCR设备 （SCR反应器实景图片）江苏太仓电厂SC,6、运行机组改造（对原空预器的影响）,150,160,170,180,190,200,210,220,230,240,1,10,100,二氧化硫浓度/ppm,NH,3,=1ppm,NH,3,=2ppm,NH,3,=5ppm,NH,3,=10ppm,硫酸氢铵的凝固点/,NH,3,+SO,3,（NH,4,）,2,SO,4,+ NH,4,HSO,4,烟气经SCR处理后，少量未参加脱硝反应的NH,3,会与SO,3,反应生成NH,4,HSO,4,和(NH,4,),2,SO,4,，对空预器造成粘污、堵塞。,47,6、运行机组改造（对原空预器的影响）150160170180,6、运行机组改造（对空预器的影响对策）,常规空预器冷端腐蚀区仅在冷端100mm-200mm的范围内，在增加了SO,3,转化率后，硫酸露点通常上升5-10，预热器冷端受硫酸腐蚀区范围将上升到250mm-450mm，原有空预器的冷段305mm高度就显得不够了。因此，为不影响机组的正常运行，对空气预热器进行了改造。,原空预器3层传热元件更换为2层，取消中间传热元件。热端的材质由A3钢更换为Corten钢，冷端的材质则由Corten钢更换为搪瓷表面，转子分格改24分格为48分格。,48,6、运行机组改造（对空预器的影响对策） 常规空预器冷端腐,6、运行机组改造（对策-波纹板更换）,改造后热端,DU,型板,改造后冷端,DNF,型板,49,6、运行机组改造（对策-波纹板更换）改造后热端DU型板改造后,6、运行机组改造（引风机）,在脱硝效率为60%和90%的情况下，SCR增加的烟气阻力分别为680 Pa和870 Pa，引风机大约需增加1000Pa的压头来弥补增设脱硝装置后所引起的风压损失。,改造后的引风机仍采用动叶可调轴流式风机，出力由原来的211.8m,3,/s变为230.8m,3,/s，风压则由原来的3100 Pa左右上升为4090 Pa，,50,6、运行机组改造（引风机） 在脱硝效率为60%和90%的,烟气SCR脱硝工艺,第三部分：,SCR催化剂,51,烟气SCR脱硝工艺第三部分： SCR催化剂51,1、催化剂的分类,主要有三大类：,贵金属（低温条件使用、对SO,2,氧化作用强）,金属氧化物（中温条件使用，本工程选用）,沸石分子筛（高温条件使用）,52,1、催化剂的分类主要有三大类：52,2、催化剂的成份,以 V,2,O,5,-WO,3,（MoO,3,）/TiO,2,为例：,TiO,2,：90%左右（w/w）,V,2,O,5,：0.3-1.5%（w/w）,WO,3,、MoO,3,（分别约为10%和6%，w/w）,注： WO,3,、MoO,3,一般只选用其中一种,53,2、催化剂的成份以 V2O5-WO3（MoO3）/TiO2,3、催化剂各成份的作用,以V,2,O,5,-WO,3,（MoO,3,）/TiO,2,为例：,TiO,2,：起载体作用,V,2,O,5,：催化反应的活性组分，降解NOx，同时会把SO,2,氧化为SO,3,。,WO,3,、MoO,3,：作为结构助剂，提高催化剂的稳定性，防止钒出现高温烧结现象。,54,3、催化剂各成份的作用以V2O5-WO3（MoO3）/TiO,4、商用催化剂的型式（比较图）,平板式催化剂,（后石电厂）,蜂窝式催化剂,（嵩屿电厂）,55,4、商用催化剂的型式（比较图）平板式催化剂蜂窝式催化剂 55,4、商用催化剂的型式（比较图）,平板式催化剂,（后石电厂）,蜂窝式催化剂,（嵩屿电厂）,56,4、商用催化剂的型式（比较图）平板式催化剂蜂窝式催化剂 56,4、商用催化剂的型式（比较图）,平板式催化剂,（后石电厂）,蜂窝式催化剂,（嵩屿电厂）,57,4、商用催化剂的型式（比较图）平板式催化剂蜂窝式催化剂 57,5、蜂窝式催化剂的外形,不同气流孔径的催化剂模块,58,5、蜂窝式催化剂的外形不同气流孔径的催化剂模块58,5、催化剂制造过程,59,5、催化剂制造过程59,5、催化剂的箱体（实景图）,催化剂箱体（共64个模块）,模块间的密封,60,5、催化剂的箱体（实景图）催化剂箱体（共64个模块）模块间的,6、催化剂的分层布置（示意图）,每层的催化剂：6箱7=42箱,原烟气,(Spare),运行,层,备用,层,原烟气,(Spare),吹灰器,61,6、催化剂的分层布置（示意图） 每层的催化剂：6箱7=4,6、催化剂在烟道中的布置（示意图）,H,整流层,催化剂运行层,催化剂备用层,导流板,催化剂箱体,D,W,每个反应器的催化剂：2层+1层备用,每台炉有2个反应器,62,6、催化剂在烟道中的布置（示意图） H整流层催化剂运行层催,6、催化剂的组装（示意图）,氨喷射格栅,外壳,支撑结构,出口烟道,催化剂块,起重机,进口烟道,63,6、催化剂的组装（示意图）氨喷射格栅外壳支撑结构出口烟道催化,6、催化剂的箱体（安装图）,吊装中的催化剂箱体,安装中的催化剂箱体,64,6、催化剂的箱体（安装图）吊装中的催化剂箱体 安装中的催化剂,6、催化剂层（安装后的实景图）,65,6、催化剂层（安装后的实景图）65,7、催化剂的参数,项目,规格,类型,蜂窝型,催化剂模块孔径,7.0 mm,催化剂模块孔数,21 孔21 孔,催化剂块尺寸,150 mm150 mm606 mm,SV值,6,890 h,-1,每台炉的总催化剂量,146.5m,3,持续运行的最高温度,410,持续运行的最低温度,300,短期运行的最高温度,450,短期运行的最低温度,280,66,7、催化剂的参数项目规格类型蜂窝型催化剂模块孔径7.0 mm,8、影响催化降解效果的因素,（,1）反应温度,反应温度决定着反应速度和反应活性。目前的SCR系统大多设定在320420之间。,（2）空间速度,空间速度是烟气在催化剂容积内的停留时间尺度。空间速度大，烟气在反应器内的停留时间短，则反应有可能不完全。一般在25003500,-1,。,（3）烟气流型及与氨的湍流混合,在工程设计中必须重视烟气的流场，喷氨点应具有湍流条件以实现与烟气的最佳混合，形成明确的均项流动区域。,（,4）催化剂的类型、结构和表面积,催化剂是SCR系统中最关键的部分，其类型、结构和表面积都对脱除NOx效果有很大影响。,67,8、影响催化降解效果的因素（1）反应温度67,烟气SCR脱硝工艺,第四部分：,运行与管理,68,烟气SCR脱硝工艺第四部分： 运行与管理68,69,69,2、催化剂的碱金属中毒,Na、K腐蚀性混合物如果直接和催化剂表面接触，会使催化剂活性降低。反应机理是在催化剂活性位置的碱金属与其它物质发生了反应。,Me O Me,Me,O,Me,Na（K）,O,O,H,Na,+,（K,+,）,O,O,酸性中心,70,2、催化剂的碱金属中毒 Na、K腐蚀性混合物如果直接和催,3、催化剂的砷中毒,砷(As)中毒主要是由烟气中的气态As,2,O,3,引起的。As,2,O,3,扩散进入催化剂表面及堆积在催化剂小孔中，然后在催化剂的活性位置与其它物质发生反应，砷在催化剂表面的堆积，引起催化剂活性降低。,As O As O As,Me O Me O Me,O,O,H,O,As,2,O,3,Me O Me O Me,O O O,O O O,新鲜催化剂,气态As,2,O,3,堆积在催化剂表面,71,3、催化剂的砷中毒 砷(As)中毒主要是由烟气中的气态,5、催化剂的堵塞,催化剂的堵塞主要是由于铵盐及飞灰的小颗粒沉积在催化剂小孔中，阻碍了NO,x,、NH,3,、O,2,到达催化剂活性表面，引起催化剂钝化。,72,5、催化剂的堵塞 催化剂的堵塞主要是由于铵盐及飞灰的小颗粒,6、催化剂的磨损,催化剂的磨蚀主要是由于飞灰撞击在催化剂表面形成的，磨蚀强度与气流速度、飞灰特性、撞击角度及催化剂本身特性有关。,73,6、催化剂的磨损 催化剂的磨蚀主要是由于飞灰撞击在催化剂,7、催化剂的更换与保养（计划图）,1.4,1.2,1.0,0.8,0.6,0.4,0.2,0.0,7.0,6.0,5.0,4.0,3.0,2.0,1.0,0.0,0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000 90000 10000,加装第3层,更换第1层,运行时间/h,催化剂活性（k/k,0,）,氨逃逸率（%）,催化剂活性,氨逃逸率,74,7、催化剂的更换与保养（计划图）0 10000,7、催化剂的更换与保养,再生催化剂,3层运行,+1层,备用,安装第4层,催化剂,移去活性,最差的一层,移第1层再生,再生后置于备用层,安装至第1层,移第2层再生,安装至第二层,移催化剂再生,再生催化剂,安装新催化剂,增加法,再生法,75,7、催化剂的更换与保养再生催化剂3层运行安装第4层移去活性移,7、催化剂的更换与保养（清洗）,底部清洗,清洗仰视图,76,7、催化剂的更换与保养（清洗）底部清洗 清洗仰视图 76,7、催化剂的更换与保养（清洗效果）,蜂窝式催化剂清洗前后外观对比图,77,7、催化剂的更换与保养（清洗效果）蜂窝式催化剂清洗前后外观对,7、催化剂的更换与保养（再生）,催化剂,预洗池,超声波池,活化池,干燥池,将活性降低后的催化剂层投入预洗池，将其完全浸入溶液中，使催化剂中的有毒物质溶解，再放入超声波池中利用超声波将催化剂表面污物去除。接着加入活性物质进行特殊处理，进一步清洗催化剂，最后再进行干燥，即可重新投入使用。,催化剂再生流程图,78,7、催化剂的更换与保养（再生）催化剂预洗池超声波池活化池干燥,7、催化剂的更换与保养（再生）,催化剂药剂再生（修补）,催化剂再生后干燥,79,7、催化剂的更换与保养（再生）催化剂药剂再生（修补）催化剂再,7、催化剂的更换与保养（再生效果图 ）,红色：再生前的杂质量；蓝色：再生后的杂质量,80,7、催化剂的更换与保养（再生效果图 ）红色：再生前的杂质量；,谢谢 !,81,谢谢 !81,