燃煤过程中NOX控制技术讲述课件

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,*,*,NO,X,控制技术,NOX控制技术,NO,X,的控制技术,尾气控制,源头控制,其特征是通过各种,技术手段，控制,燃,烧过程,中的,NO,X,的,生成反应，即,低,NO,X,燃烧技术,其特征是通过各种,技术手段，,把生成,的,NO,X,还原成,N,2,，,从而降低,NO,X,的排放，,即,烟气脱硝技术,NOX的控制技术 尾气控制 源头控制 其特征是通过各种技术手,低,NO,X,燃烧技术,低,NO,X,燃烧技术,发展,意义,具体方式,低NOX燃烧技术 低NOX燃烧技术 发展 意义 具体方式,低,NO,X,燃烧技术的发展,20,世纪,70-80,年代,20,世纪,50,年代,20,世界,90,年代,开始了解,NO,X,的生成机理以,及控制研究,NO,X,燃烧技术,发展达到高潮,NO,X,燃烧器经,过大量的改进,和优化，日臻,成熟,1950,1970-80,1990-,低NOX燃烧技术的发展 20世纪70-80年代 20世纪50,低,NO,X,燃烧技术的意义,热力型,NO,X,快速型,NO,X,燃料型,NO,X,1,2,3,实践工业,影响因素,燃烧区,温度以,及其分,布,空气,-,燃料比,后燃烧,区的冷,却程度,燃烧器,的形状,设计,低,NOx,燃烧技术通过,良好的燃烧控制,NO,X,的形成，满足环保要,求,。,并且比较经济。,低NOX燃烧技术的意义 热力型NOX 快速型NOX,低,NO,X,燃烧技术的具体方式,快速型,NOx,占氮氧化,物总排放量不到,5%,温度低于1300时,几乎没有热力型,NOx,对常规燃煤锅炉而言,主要是是,燃料型的,NOx,排放,低NOX燃烧技术的具体方式 快速型NOx占氮氧化物总排放量不,低,NO,X,燃烧技术的具体方式,具体方式,空气分级燃烧,燃料分级燃烧,烟气再循环,低,NO,X,燃烧器,低过剩空气系数燃烧,低NOX燃烧技术的具体方式 具体方式 空气分级燃烧 燃料分,1.,低过剩空气系数燃烧,过量空气系数,实际,/,理论,控制原理,低氧,抑制程度,注意事项,15%-20%,平衡,1.低过剩空气系数燃烧 过量空气系数 实际/理论 控制原,将完全燃烧所,需的其余空气,以二次空气输,入与第一燃烧,区的烟气混合，,形成,富氧而贫,燃料的,第二燃,烧区。,2.,空气分级燃烧,由主燃烧器供,入炉膛的空气,被减少到,理论,空气量的,80%,左右，形成,贫,氧而富燃料,的,第一燃烧区。,空气分级燃烧,该技术在美国发展起来，目前国内运,用较多，比较成熟,将完全燃烧所需的其余空气以二次空气输入与第一燃烧区的烟气混合,2.,空气分级燃烧,控制原理,：,一级燃烧区内,由,于缺氧,燃烧速度,和温度降低,因而,抑制了,热力型,NOx,的生成。,另外燃烧生成的,CO,和,NO,以及燃料,中,N,分解成的中间,产物相互复合作用,同样也抑制了,燃料,型,NOx,的生成。,2.空气分级燃烧 控制原理：一级燃烧区内,由于缺氧,燃烧速,2.,空气分级燃烧,(a),不分级,(b),分级,(,两级,),燃烧,第一级燃烧区,第二级燃烧区,CN+O,2,CO+NO,2CO+2NO,2CO,2,+N,2,CN+O,2,CO+NO,NH+NH,N,2,+H,2,NH+NO,N,2,+OH,2.空气分级燃烧(a)不分级 (,3.,燃料分级燃烧,第一燃烧区,第二燃烧区,第三燃烧区,氧化性或稍,还原性气氛,(,?,1),送入二次,风,(,?,1),燃料,80%-85%,燃料,15%-20%,燃料,0%,还原性气氛,(,?,1),，,NO,被,CH,基还原,3.燃料分级燃烧 第一燃烧区 第二燃烧区 第三燃烧区 氧化性,3.,燃料分级燃烧,主燃区,：,生成较多数量的,NO,x,。,再燃区：,富余燃料形成强还原,性气氛，不仅使得一级燃烧区所,生成,NO,x,得到还原，还抑制了新,的,NO,x,生成。,燃烬区：,保证未燃烧产物,燃尽,，,从而完成燃烧全过程。,3.燃料分级燃烧 主燃区：生成较多数量的NOx。,4.,烟气再循环技术,将部分,烟气,冷却,直接送,入炉内，或,与空气,（一,次风或二次,风）,混合送,入炉内。,降,低氧浓度以,及燃烧区温度,的作用，,抑制,热力型,NO,X,生,成,并且形成成,局部还原性气,氛,，从而抑制,燃料性,NO,X,的,生成,。,4.烟气再循环技术 将部分烟气冷却直接送入炉内，或与空气（一,4.,烟气再循环技术,当,r,增加时，,NO,X,减,少。当,r,太大，炉温,降低较多，燃烧不稳,定，化学与机械不完,全燃烧热损失增加。,因此，再循环率,r,般,不超过,30%,。一般大,型燃煤锅炉,r,控制在,10-20%,，,这时,NO,X,降,低,25-35%,。,4.烟气再循环技术 当r增加时，NOX减少。当r太大，炉温降,5.,低,NO,x,燃烧器,将前面一种或者几种技术结,合，制造出不同代数的燃烧,器,绝大部分燃料型,NO,X,是在,着火阶,段,产生的，改变燃烧器结构，改,变,风煤比,，可以抑制,NO,X,的生成,燃烧器是锅炉设备的重要部件,它保,证燃料,稳定着火,、,燃烧,过程,燃,烧,器,抑,制,机,理,应,用,技,术,5.低NOx燃烧器 将前面一种或者几种技术结 合，制造出不同,5.,低,NO,x,燃烧器,B&W,公司调风旋流燃烧器,5.低NOx燃烧器 B&W公司调风旋流燃烧器,5.,低,NO,x,燃烧器,DRB,燃烧器（美国巴威公司）,DRB,型双调风低,NO,X,燃烧器示意图,5.低NOx燃烧器 DRB燃烧器（美国巴威公司）DRB型,低,NO,X,技术控制效果比较,技术名称,效果,优点,缺点,空气分级燃烧,（,OFA,）,最多,30%,投资低,有运行经验,并,不,是,对,所,有,炉,膛,都,适,用,，,有,可,能,引,起,炉,内,腐,蚀,和,结,渣,，,并降低燃烧效率,燃料分级燃烧,（再燃）,达到,50%,适用于新的和改造现有锅,炉可减少已形成的,NO,x,中等投资,可,能,需,要,第,二,种,燃,料,，,可,能,导,致,飞,灰,含,碳,量,增,加,，,运,行,经验较少,低过剩空气系数,根据原来运行,条件，,最多降,低,20%,投资最少,有运行经验,导,致,飞,灰,含,碳,量,增,加,烟气再循环,（,FGR,）,25-35%,能改善混合和燃烧,中等投资,增,加,再,循,环,风,机,，,适用不广泛,低,NO,x,燃烧器,与空气分级燃,烧合用,时可达,60%,适用于新的和改造现有锅,炉中等投资,有运行经验,结,构,比,常,规,燃,烧,器,复,杂,，,有,可,能,引,起,炉,膛,结,渣,和,腐,蚀,，,并降低燃烧效率,低NOX技术控制效果比较 技术名称 效果 优点 缺点 空气分,低,NO,X,燃烧技术的国内外情况,国内的锅炉制造厂家在应用,空气分级燃烧制造锅炉很成,功,我国烟煤、褐煤,300MW,电站采,取的空气系数、空气分级燃烧、,燃料分级燃烧,NO,X,可以降到,460-800mg/m,3,未达到标准,哈锅,600MW,以上四角切圆锅炉采,用,2.3.5.,等技术但是,NO,X,可以,降到,750-1000mg/m,3,未达到,标准,小机组,无尾气,有尾气,低NOX燃烧技术的国内外情况 国内的锅炉制造厂家在应用空气分,烟气脱硝技术,对烟气进行处理，以降低,NO,X,的排放量，,通常称为烟气脱硝,烟,气,脱,硝,处理的烟气体积过大,NO,X,的总量相对较大，吸收或者吸附废,弃物回收利用困难，催化剂费用,技,术,难,题,烟气脱硝技术 对烟气进行处理，以降低NOX的排放量，通常称,烟气脱硝技术,干法,湿法,选择性催化还原法,SCR,选择性非催化还原法,SNCR,吸附法,吸收法,烟气脱硝技术 干法 湿法 选择性催化还原法SCR,选择性催化还原法,SCR,反应方程式,：,SCR,原理,：,利用,NH,3,和,NO,反应的,选择性,，在,催化剂,表面将富氧,烟气中的,NO,还原成,N,2,和,H,2,O,选择性催化还原法SCR 反应方程式：SCR原理：利用NH,催化剂,稳定性,温度,较低,温度,宽范,围,热稳,定性,催化剂,选择,机械,性能,催化剂 稳定性 温度 较低温度 宽范围 热稳定性 催化剂 选,催化剂,催化剂,催化剂,贵金属类,179-290,催化剂类型以及使用温度,(,),贱金属类,230-425,金属化合物,260-450,分子筛,345-590,1,2,4,3,催化剂 贵金属类 179-290 催化剂类型以及使用温度(,催化剂,催化剂,催化剂,催化剂样式,板式,蜂窝状,催化剂 催化剂样式 板式 蜂窝状,催化剂,催化剂失活,催化剂,中毒,催化剂,沉积,催化剂,冲蚀,主要是由于烟气,中的碱性金属,Na,、,K,等或,As,、,Ca,等引起催化,剂的中毒,催化剂沉积由,于烟气中含有,S0,2,，是催化剂,失去活性,冲蚀由于高温烟,气冲刷，且其中,含有,S0,2,，生成,硫酸盐,类以及粘,结腐蚀性,催化剂 催化剂失活 催化剂中毒 催化剂沉积 催化剂冲蚀 主要,SCR,布置方式,SCR布置方式,高粉尘,SCR,布置方式,高粉尘SCR布置方式,SCR,布置方式,高粉尘,SCR,布置图,SCR布置方式 高粉尘SCR布置图,SCR,运行问题,硫酸铵的生成,氨逃逸,催化剂失活,氨的储存和运输,SCR运行问题 硫酸铵的生成 氨逃逸 催化剂失活 氨的储存和,选择性催化还原法,SCR,商业运用中为其,脱硝效果最好最,成熟，效率可达,80%,，甚至,90%,以,上,1.,投资巨大,2.,运行费用也高,3.,需要较大的占,地面积，改造困,难,4.,运行问题很多,选择性催化还原法SCR 商业运用中为其脱硝效果最好最成熟，效,SCR,国内外应用情况,无论是,美国、欧洲,还是中国，最早的脱硝技术都是,从低,NO,X,燃烧技术发展起来的，并随着其日益成熟，,排放标准也变得更加严格，美国欧洲已经从,1997,、,2002,年开始要求新建火电站必须全部安装尾部脱硝,装置，中国是从,1991,有了标准，,1996,年规定,300MW,以上的标准，,2003,年有了各种炉型的标准，,2012,年,最新标准出炉,SCR国内外应用情况 无论是美国、欧洲还是中国，最早的脱硝技,SCR,国内外应用情况,国际上,应用最多,且,技术,最为成熟,的尾,气脱硝装置，美国,日本运用较多。截,止到,2004,年，全世,界应用,SCR,达到,178GW,我国是,20,世纪,90,年,代,开始,研究，,2009,年，,运行,电厂,改建达到,8%,，在,建电厂运用,SCR,尾,气脱硝达到,98%,SCR国内外应用情况 国际上应用最多且技术最为成熟的尾气脱硝,选择性非催化还原法,SNCR,利在,870-1205,下，将氮还原剂（一般只氨或者尿素）,喷入烟气中，将,NO,X,还原，生产,N,2,和,H,2,O,SNCR,原理,：,化学方程式,：,4NH,3,+4NO+O,2,4N,2,+6H,2,O,4NH,3,+2NO+2O,2,3N,2,+6H,2,O,8NH,3,+6NO,2,7N,2,+12H,2,O,选择性非催化还原法SNCR 利在870-1205下，将氮还,选择性非催化还原法,SNCR,选择性非催化还原法SNCR,SCR,与,SNCR,综合比较,SCR与SNCR综合比较,SCR,与,SNCR,工艺比较,SCR与SNCR工艺比较,吸附法,吸附法,：,常用吸附剂,：,吸附法能比较,彻底的,消除,NO,X,，并且又能将,NO,X,回,收利用,。,活性炭、分子筛、硅胶、含氨泥煤,吸附法 吸附法：常用吸附剂：吸附法能比较彻底的消除NOX,吸附法,广泛研究最,多的是活性,炭吸附剂。,活性炭,容易,爆炸,氧化锰与氧化,亚铁有,磨损,的,技术障碍,NO,x,和,SO,2,联合,控制技术,吸附法 广泛研究最多