烟气脱硝(SCR)技术及相关计算

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,烟气脱硝（SCR）技术及相关计算,内 容 目 录,1.火电厂烟气脱硝基本概念,2.氮氧化物生成机理,3.减少氮氧化物排放的方法,4.烟气脱硝SCR工艺,5.运行注意事项,6.氨消耗量的粗略计算,1.火电厂烟气脱硝基本概念,烟气脱硝是NOx生成后的控制措施，即对燃烧后产生的含NOx的烟气进行脱氮处理的技术方法。,氮氧化物（NOx）一般包括NO、NO,2,、,N,2,O、N,2,O,3,、N,2,O,4,、,N,2,O,5,等，但是大气主要污染物还是NO 和NO,2。,火力发电厂燃煤锅炉燃烧烟气中(脱硝前)的氮氧化物NOx主要包括NO、NO,2,，其中NO约占NOx排放总量的95%(体积浓度)，NO,2,约占NOx排放总量的5%(体积浓度)。,2.氮氧化物生成机理,1、燃料型NOx,燃料型NOx是指燃料中氮的化合物在燃烧过程中被氧化所生成的NOx。燃料型NOx是燃煤电厂锅炉产生NOx的主要途径，大约占NOx总量的75%-90%。,2、,热力型NOx,热力型NOx是指空气中的氧气和氮气在燃料燃烧时的高温环境下生成NO和NO,2,的总和。反应式如下：,N,2,+O,2,2NO,NO+O,2,NO,2,3.,减少氮氧化物排放的方法,根据NOx生成机理，世界上控制NOx的技术主要包括燃烧时尽量避免NOx的生成技术和NOx生成后的烟气脱除技术。,1、低NOx燃烧技术,通过控制燃烧区域的温度和空气量，达到阻止NOx生成及降低其排放浓度的目的，也可以称为低氮燃烧技术。,2、烟气脱硝,随着环保要求不断提高，各种低氮燃烧技术降低NOx的排放不能满足环保的要求，需采取燃烧后的烟气脱硝处理。,4.烟气脱硝SCR工艺,目前世界上使用最广泛的方法是选择性催化还原法(SCR)和选择性非催化还原(SNCR)。,SCR,技术,：选择性催化还原法（,SCR,为,Selected Catalytic Reduction,英文缩写）,SNCR,技术,：选择性非催化还原法（,SNCR,英文缩写为,Selected Non-Catalytic Reduction,英文缩写）,SNCR/SCR,混合法技术,：选择性非催化还原法和选择性催化还原法的混合技术,4.1 温度窗,任何一个化学反应都存在适宜反应发生的温度，通常把这个温度区间称为“温度窗”。NH3对NOx选择还原在有催化剂和没催化剂存在的情况下，具有不同的反应“温度窗”。在不添加催化剂的时候，NH3对NOx理想还原温度窗为850-1200，如果温度低于这个区间，还原反应速度就变得缓慢。催化剂的作用能提高化学反应速率，而自身结构和性质不发生变化。正是由于催化剂的加入，使NH3对NOx还原温度窗降低到250-420。不同的催化剂种类，温度窗也有所不同。,4.2 SCR技术原理,选择性催化还原法（SCR技术）是以氨（NH,3,）作为还原剂，在金属催化剂作用下，将NOx的还原成无害的N,2,和H,2,O。NH,3,有选择的与烟气中NOx反应，而自身不被烟气中的残余的O,2,氧化，因此称这种方法为“选择性”。,有氧条件下反应式如下：,4NO+4NH,3,+O,2,4N,2,+6H,2,O,2NO,2,+4NH,3,+O,2,3N,2,+6H,2,O,SCR反应原理示意图,4.3 SCR工艺流程,整个,SCR烟气脱硝系统,分为两大部分，即SCR反应器和液氨存储及供应系统。,1、SCR反应器,SCR反应器布置在锅炉省煤器与空预器之间，温度为350左右的位置。烟气从省煤器底部导出，与带有气氨的稀释空气混合，经一段烟道稳流，通过导流板进SCR反应器反应。烟气经脱硝后进空预器。,催化剂框架结构,(垂直流型),脱硝反应器的总括图,催化剂层,预留层,整流器,(缓冲层),烟气,吹灰器,NH3 喷嘴,(,AIG),催化剂载卸设备,导叶片,2、液氨存储及供应系统,液氨存储及供应系统包括氨压缩机、液氨储罐、液氨蒸发器、气氨罐废水箱、废水泵、废水坑等。此套系统提供氨气供脱硝反应使用。液氨的供应由液氨槽车运送，利用液氨卸料压缩机将液氨由槽车输入液氨储罐内，储槽输出的液氨在液氨蒸发器内蒸发为气氨，气氨经稀释后供入脱硝系统。,NH,3,储存和供给系统,液氨储存罐,NH,3,蒸发器,NH,3,稀释罐,液氨卸料装置,锅炉SCR脱硝系统装置的基本流程图,锅炉,NH,3,喷注,脱硝反应器,空气预热器,NH,3,混合器,蒸发器,NH,3,液化罐,静电除尘器,引风机,烟囱,换热器,增压风机,脱硫系统,送风机,SAH,蓄压器,5.运行注意事项,氨气与空气混合物会发生爆炸,氨气在空气中体积浓度达到16-25%时(最易引燃浓度17%)，遇明火会发生爆炸,如有油类或其它可燃性物质存在,则危险性更高。运行中控制混合器内氨的浓度远低于爆炸下限，一般控制在5%。,氨是有毒物质，吸入或接触对人体有严重的危害，当要将氨系统管路打开时，需要用氮气冲管置换后再进行作业。,氨逃逸率,控制氨逃逸率小于3ppm，因为烟气中部分SO,2,会转化为SO,3,，,NH,3,+SO,3,+H,2,O(NH,4,)SO,4,/NH,4,HSO,4,NH,4,HSO,4,沉积温度150-200，粘度大，加剧对空预器换热元件的堵塞和腐蚀。,催化剂堵塞和失效,反应器布置在高含尘烟气段，这里的烟气未经过除尘，飞灰颗粒对催化剂的冲蚀和沉积比较严重，会引起催化剂空隙堵塞现象，甚至可能引起催化剂中毒，使催化剂活性降低。为保证理想的脱除效率，催化剂表面必须保持清洁，在反应器内安装吹灰器对催化剂层进行定期清洁。,6.氨消耗量的粗略计算,假设锅炉排放NOx浓度为400mg/m,3,将锅炉NOx排放浓度视为NO浓度和NO,2,浓度之和计算的氨消耗量。,4NO+4NH,3,+O,2,4N,2,+6H,2,O （1）,2NO,2,+4NH,3,+O,2,3N,2,+6H,2,O （2）,C,NO,+C,NO2,=400 (1),C,NO,/30/(C,NO,/30+C,NO2,/46)=0.95 (2),(1)、(2)公式联合求解得到C,NO,、C,NO2,C,NO,=370.13 mg/Nm,3,C,NO2,=29.87 mg/Nm,3,Wa=,(Q C,NO,1 7/(3 0 1 0,6,)+QC,NO2,172/(4610,6,)m,C,NO,、C,NO2,进口烟气NO、NO,2,的浓度(mg/Nm,3,),Q为反应器进口烟气流量(Nm,3,/h),Wa为供氨量(kg/h),0.95为NO占,NOx,排放总量的95%,17、30、46分别为NH,3,、NO、NO,2,分子量,m为脱硝效率,谢 谢！,