1 烟气脱硝系统和设备 介绍. 2 概述 SCR 系统组成 SCR 系统主要设备...
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烟气脱硝系统和设备烟气脱硝系统和设备介绍介绍
22
概述 SCR 系统组成 SCR 系统主要设备 催化剂的选型
CONTENTCONTENTSS
33
一一 . . 概述概述
NOx的控制技术NOx对环境的影响NOx的形成机理
44
GeneralGeneralNONOX X 对人类健康和环境的影响对人类健康和环境的影响
低空臭氧的产生光化学烟雾的形成酸雨各种潜在的致癌物质
NONOXX+Hydrocarbon +O+Hydrocarbon +O22 +Sunlight +Sunlight ++ OthersOthers
55
GeneralGeneral环境中环境中 NONOXX 来源来源
66
火电厂污染物排放标准火电厂污染物排放标准 (GB13223-2003)(GB13223-2003)
20042004 年以后的新项目(第三时段) 年以后的新项目(第三时段) 必须预留烟气脱除氮氧化物装置空间必须预留烟气脱除氮氧化物装置空间 锅炉锅炉 NOxNOx 最高容许排放浓度(燃煤):最高容许排放浓度(燃煤): 煤质 煤质 NOxNOx 最高容许排放浓度(最高容许排放浓度( mg/NMmg/NM33)) Vdaf>20% 450Vdaf>20% 450 10%≤Vdaf≤20% 65010%≤Vdaf≤20% 650 Vdaf<10% 1100Vdaf<10% 1100
GeneralGeneral
77
A. A. 热力型 热力型 NONOX X
主要反应主要反应 NN22+O→NO+N+O→NO+N N+ON+O22→NO+O→NO+O N+OH→NO+HN+OH→NO+H相关因素相关因素 高温环境高温环境 燃料与空气的充分混合燃料与空气的充分混合无烟煤燃烧中,热力型无烟煤燃烧中,热力型 NOxNOx 可到一半以上可到一半以上
GeneralGeneralNONOX X 形成机理 形成机理
88
B. B. 燃料型 燃料型 NONOXX 燃料中的有机氮化合物在燃烧过程中氧化生成的氮氧化物燃料中的有机氮化合物在燃烧过程中氧化生成的氮氧化物
相关因素相关因素与燃料和空气的混合程度密切相关与燃料和空气的混合程度密切相关与燃烧区域的温度关系不大与燃烧区域的温度关系不大烟煤燃烧中,约烟煤燃烧中,约 8080 %的%的 NOxNOx 为燃料型为燃料型
GeneralGeneralNONOX X 形成机理 形成机理
99
C. C. 快速型 快速型 NONOX X
在燃烧的早期生成在燃烧的早期生成形成过程形成过程 氮和燃料中的碳氢化合物反应氮和燃料中的碳氢化合物反应 N2N2 ++ CHCH 化合物==》化合物==》 HCNHCN 化合物化合物 HCNHCN 化合物氧化生成化合物氧化生成 NONO HCNHCN 化合物+化合物+ O2O2 ==》==》 NONO
对于燃煤锅炉,快速型对于燃煤锅炉,快速型 NOxNOx 所占份额一般低于所占份额一般低于 55 %。%。
GeneralGeneralNONOX X 形成机理 形成机理
1010
•燃烧中燃烧中 NOxNOx 生成的控制 生成的控制
•烟气中烟气中 NOxNOx 的脱除的脱除
NONOX X 的控制 技术的控制 技术
GeneralGeneral
1111
•控制原理 控制原理 降低燃烧温度降低燃烧温度控制燃料和空气的混合速度与时机控制燃料和空气的混合速度与时机
•主要控制手段主要控制手段燃烧器设计参数(风速、风温、旋流强度等)优化燃烧器设计参数(风速、风温、旋流强度等)优化煤粉浓缩技术煤粉浓缩技术OFAOFA 分级送风技术分级送风技术
•注意事项注意事项锅炉的燃烧效率锅炉的燃烧效率煤粉的着火和稳燃煤粉的着火和稳燃
燃烧中燃烧中 NONOX X 生成的控制 生成的控制
GeneralGeneral
1212
•A. A. 选择性非催化还原法 选择性非催化还原法 (SNCR)(SNCR)
主要反应主要反应氨 氨 4N4NOO + 4NH + 4NH33 + O + O22 →4N →4N22 + 6H + 6H22OO尿素 尿素 2N2NOO + (NH + (NH22))22CO + CO + 1/1/2O2O22 → 2N → 2N22 + 2H + 2H22OO + CO + CO
22
反应温度反应温度 : : 760 ~ 1090C760 ~ 1090C最佳反应温度:最佳反应温度: 870~1050C870~1050C
脱硝效率脱硝效率对于城市固体垃圾炉转化效率在对于城市固体垃圾炉转化效率在 30~50%30~50% 之间,大型电站之间,大型电站锅炉的转化效率控制在锅炉的转化效率控制在 20~40%20~40% 之间。之间。
烟气中烟气中 NOxNOx 脱除--SNCR 脱除--SNCR & SCR& SCR
GeneralGeneral
1313
GeneralGeneralNOxNOx 脱除技术-SNCR脱除技术-SNCR
1414
SNCRSNCR 的优点:投资费用低的优点:投资费用低
SNCRSNCR 的缺点:的缺点: 脱硝效率较低 脱硝效率较低 对电站锅炉控制要求高,可靠性差 对电站锅炉控制要求高,可靠性差 氨的逃逸率较大 氨的逃逸率较大
GeneralGeneralNOxNOx 脱除技术-SNCR脱除技术-SNCR
1515
B. B. 选择性催化还原法 选择性催化还原法 (SCR)(SCR)主要反应主要反应4N4NOO + 4NH + 4NH33 + O + O22 → 4N → 4N22 + 6H + 6H22OO2N2NOO2 + 4NH2 + 4NH33 + O + O22 → 3N → 3N22 + 6H + 6H22OO
6NO2 + 8NH3 → 7N2 + 12H2O6NO2 + 8NH3 → 7N2 + 12H2O反应温度反应温度
230230 ~~ 450 ℃450 ℃一般应用温度:一般应用温度: 320320 ~~ 400 ℃400 ℃转化效率在转化效率在 70~90%70~90% 之间。之间。
NOxNOx 脱除技术--脱除技术-- SCRSCRGeneralGeneral
1616
NOxNOx 脱除技术-SCR脱除技术-SCR
a) a) 高尘SCR系统--首选 高尘SCR系统--首选 b)低尘SCR系统b)低尘SCR系统
GeneralGeneral
SCR SCR 布置图布置图
1818
Typical SCR SystemTypical SCR System
反应器反应器 // 催化剂系统催化剂系统 烟气烟气 // 氨的混合系统氨的混合系统 氨的储备与供应系统氨的储备与供应系统 烟道系统烟道系统 SCR的控制系统SCR的控制系统
二二 . SCR. SCR 系统组成系统组成
1919
Typical SCR SystemTypical SCR SystemSCR的系统构成SCR的系统构成
无水氨储罐
氨蒸发器
烟气出口
稀释空气
氨喷射栅格
SCR反应器
空预器
锅炉
烟气
省煤器
NOX 信号
锅炉负荷信号
FIC
氨的流量分配
2020
Typical SCR SystemTypical SCR System三三 .SCR.SCR 系统主要设备系统主要设备
反应器反应器 // 催化剂系统催化剂系统主要设备:反应器主要设备:反应器 催化剂催化剂 吹灰器吹灰器
2121
Typical SCR SystemTypical SCR System三三 .SCR.SCR 系统主要设备系统主要设备
烟气烟气 // 氨的混合系统氨的混合系统主要设备:稀释风机主要设备:稀释风机 静态混合器、静态混合器、 氨喷射格栅(氨喷射格栅( AIGAIG )) 空气空气 // 氨混合器氨混合器
2222氨的喷射栅格和静态混合器氨的喷射栅格和静态混合器
NHNH33 喷射栅格AIG喷射栅格AIG
静态混合器静态混合器
Photo courtesy of Siemens’ Flow Model Tests brochure, 1998.
Typical SCR SystemTypical SCR System
2323
氨的流氨的流量分配阀门站量分配阀门站
MVSMVS
Typical SCR SystemTypical SCR System烟气烟气 // 氨的混合氨的混合
2424
Typical SCR SystemTypical SCR System三三 .SCR.SCR 系统主要设备系统主要设备
氨的储备与供应系统氨的储备与供应系统卸料压缩机卸料压缩机氨蒸发器(电氨蒸发器(电 //蒸汽)蒸汽)氨罐氨罐缓冲罐缓冲罐稀释槽稀释槽
2525
Typical SCR SystemTypical SCR System氨的储备与供应系统氨的储备与供应系统
氨的原料氨的原料 优点优点 缺点缺点
无水氨无水氨
反应剂纯度最高反应剂纯度最高 原料成本最低原料成本最低 设备成本最低设备成本最低
高危险性的原料高危险性的原料 运输和存储问题运输和存储问题
氨水 氨水 (19% or 29%)(19% or 29%)
容易运输容易运输 浓度低于浓度低于 20%20% 时不时不划分为高危险性的原划分为高危险性的原料料
比无水氨危险性比无水氨危险性
需要更大的运输设备需要更大的运输设备以及更频繁的运输以及更频繁的运输
需要更大的储存罐需要更大的储存罐 蒸发成本蒸发成本
尿素尿素
安全的原料 安全的原料 (( 化肥化肥 )) 干态或湿态干态或湿态 容易运输容易运输
工艺复杂工艺复杂 成本昂贵 成本昂贵 存储的问题存储的问题
反应剂原料反应剂原料
2626氨的存储系统氨的存储系统
Typical SCR SystemTypical SCR System氨的储备与供应系统氨的储备与供应系统
2727
氨的蒸发器氨的蒸发器
Typical SCR SystemTypical SCR System氨的储备与供应系统氨的储备与供应系统
2828
Typical SCR SystemTypical SCR System三三 .SCR.SCR 系统主要设备系统主要设备
烟道系统烟道系统挡板(有旁路)挡板(有旁路)膨胀节膨胀节导流板导流板烟道烟道
2929
Economizer
Air Heater
ExistingStructural Steel
From AmmoniaStorage System
EconomizerBypass
Damper
Damper SCRBypass
AmmoniaInjection System
Seal AirPiping
SCRReactor
CatalystLayer
Sootblower
FutureSootblower
FutureCatalyst
To Precipitator
New Structural Steel
Damper
Typical SCR SystemTypical SCR System烟道系统烟道系统
要点要点
省煤器旁省煤器旁路路
反应器旁反应器旁路路
3030
Typical SCR SystemTypical SCR System烟道系统烟道系统
3131
Typical SCR SystemTypical SCR System三三 .SCR.SCR 系统主要设备系统主要设备
SCR的控制系统SCR的控制系统 DCSDCS 、、 PLCPLC仪表、盘柜等仪表、盘柜等
3232
Typical SCR SystemTypical SCR SystemSCRSCR 的控制系统的控制系统
一一 . . 控制系统方案控制系统方案 控制系统纳入机组DCS控制系统纳入机组DCS 独立的控制系统独立的控制系统二二 . . 主要受控系统主要受控系统 吹灰系统吹灰系统 氨的卸载、储存和供应系统氨的卸载、储存和供应系统 烟气挡板调节系统烟气挡板调节系统 脱硝主体控制系统脱硝主体控制系统
3333
脱硝的主要反应脱硝的主要反应4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O
2NO2 + 4NH3 + O2 → 3N2 + 6H2O
6NO2 + 8NH3 → 7N2 + 12H2O
Typical SCR SystemTypical SCR System四 四 .. 催化剂催化剂
催化剂型式催化剂型式
波纹板式
蜂窝式
板式
Typical SCR SystemTypical SCR System
催化剂主要的供应商催化剂主要的供应商
Typical SCR SystemTypical SCR System
板式板式 ArgillonArgillon Babcock Hitachi (BHK)Babcock Hitachi (BHK) 波纹板式波纹板式 Haldor TopsoeHaldor Topsoe Hitachi Zosen (HitzHitachi Zosen (Hitz))
蜂窝式蜂窝式 CormetechCormetech ArgillonArgillon CeramCeram CCICCCIC 东方凯瑞特东方凯瑞特
3636
Typical SCR SystemTypical SCR System板式和蜂窝式催化剂的比较板式和蜂窝式催化剂的比较
形式形式 优点优点 缺点缺点蜂窝式蜂窝式 比表面积大比表面积大
抗热冲积能力强抗热冲积能力强
抗灰阻塞能力一般抗灰阻塞能力一般
板式板式 抗阻塞性好抗阻塞性好
烟气阻力小烟气阻力小
结构强度高结构强度高
多层结构,表层活多层结构,表层活性材料易脱落性材料易脱落
3737
催化剂选型主要因素催化剂选型主要因素
烟气中飞灰的含量烟气中飞灰的含量
烟气中飞灰颗粒尺寸烟气中飞灰颗粒尺寸
反应器布置空间反应器布置空间
SCR烟气阻力要求SCR烟气阻力要求
Typical SCR SystemTypical SCR System
3838
SCR SCR 催化剂设计中要考虑其它因素催化剂设计中要考虑其它因素
催化剂的寿命催化剂的寿命 SOSO22 到 到 SOSO33 的转化率的转化率 使用使用 NHNH33 的烟气最低温度的烟气最低温度 高温下催化剂的烧结高温下催化剂的烧结 AsAs的毒化的毒化 碱土金属(CaO)碱土金属(CaO) 碱金属(碱金属( NaNa ,, KK)的毒化 )的毒化 卤素(Cl)的毒化卤素(Cl)的毒化 飞灰磨损飞灰磨损
Typical SCR SystemTypical SCR System
3939
SCR SCR 催化剂安装催化剂安装Typical SCR SystemTypical SCR System
4040
Typical SCR SystemTypical SCR SystemSCR SCR 催化剂安装催化剂安装
4141
Typical SCR SystemTypical SCR SystemSCR SCR 催化剂安装催化剂安装
4242
Typical SCR SystemTypical SCR System
SCR SCR 催化剂安装催化剂安装
4343
Typical SCR SystemTypical SCR System
SCR SCR 催化剂的吹灰催化剂的吹灰
4444
Typical SCR SystemTypical SCR System
SCR SCR 催化剂的吹灰催化剂的吹灰
4545
五五 . SCR. SCR 装置的影响装置的影响
空预器空预器
4646
对空预器的影响对空预器的影响
烟气中部分烟气中部分 SO2SO2 转化成转化成 SO3SO3 由于由于 SO3SO3 的增加,由此酸腐蚀和酸沉积堵灰程度增加的增加,由此酸腐蚀和酸沉积堵灰程度增加 NH3+SO3+H2ONH3+SO3+H2ONH4HSO4/(NH4)2SO4NH4HSO4/(NH4)2SO4 NH4HSO4 NH4HSO4 沉积温度沉积温度 150~200℃150~200℃ ,粘度较大,加剧对,粘度较大,加剧对
空气预热器换热元件的堵塞和腐蚀空气预热器换热元件的堵塞和腐蚀 空气预热器热端压差增加,空气预热器漏风略有增加空气预热器热端压差增加,空气预热器漏风略有增加
4747
采取的措施采取的措施
采用多介质吹灰器采用多介质吹灰器 空气预热器由高中低温段改为高低温两段,取消中温空气预热器由高中低温段改为高低温两段,取消中温
段,避免空预器在段,避免空预器在 NH4HSO4NH4HSO4沉积温度区域分段。 沉积温度区域分段。 换热元件选用合适的板型换热元件选用合适的板型 在空预器冷段采用镀搪瓷元件在空预器冷段采用镀搪瓷元件 严格控制漏氨率严格控制漏氨率 采用较低的采用较低的 SO2SO2 到到 SO3SO3 的转化率的转化率
4848
4949
5050
5151
5252
5353
5454
结束语结束语
谢谢!谢谢!