華塑熱電廠脫硝工藝技術(shù).ppt

1、安徽華塑股份有限公司HWASU CORPORATION安徽華塑股份有限公司熱電廠安徽華塑股份有限公司熱電廠2300MW燃煤機(jī)組脫硝燃煤機(jī)組脫硝工藝介紹工藝介紹熱電廠：縱回音熱電廠：縱回音1、引言 GB-13223-2011火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中要求NOx排放濃度不大于100mg/Nm3，2014年7月1日起實(shí)施?，F(xiàn)有燃煤機(jī)組和新建燃煤機(jī)組為了滿足新的環(huán)保要求，需進(jìn)行脫硝改造。 2、煙氣脫硝技術(shù)比較項(xiàng) 目SCR技術(shù)SNCR技術(shù)SNCR/SCR混合技術(shù)反應(yīng)劑NH3，也可用尿素生成NH3可使用NH3或尿素可使用NH3或尿素反應(yīng)溫度3208501，100前段：850，后段：320催化劑成份主要為T

2、iO2，V2O5 WO3不使用催化劑后段加裝少量催化劑(成份主要為TiO2，V2O5 WO3)脫硝效率8090%2550%5060%反應(yīng)劑噴射位置多選擇于省煤器與SCR反應(yīng)器間煙道內(nèi)通常在爐膛內(nèi)噴射，但需與鍋爐廠家配合鍋爐負(fù)荷不同噴射位置也不同，通常位于一次過熱器或二次過熱器后端SO2/SO3氧化會導(dǎo)致SO2/SO3氧化不導(dǎo)致SO2/SO3氧化SO2/SO3氧化較SCR低NH3 逃逸35ppm1015ppm510ppm對空氣預(yù)熱器影響NH3與SO3易形成NH4HSO4造成堵塞或腐蝕不導(dǎo)致SO2/SO3的氧化，造成堵塞或腐蝕的機(jī)會為三者最低SO2/SO3氧化率較SCR低，造成堵塞或腐蝕的機(jī)會較S

3、CR低系統(tǒng)壓力損失催化劑會造成壓力損失沒有壓力損失催化劑用量較SCR小，產(chǎn)生的壓力損失相對較低燃料的影響高灰分會磨耗催化劑，堿金屬氧化物會使催化劑鈍化無影響影響與SCR相同鍋爐的影響受省煤器出口煙氣溫度的影響影響與SNCR/SCR混合相同受爐膛內(nèi)煙氣流速及溫度分布的影響煙氣脫硝技術(shù)綜合比較綜合以上分析，考慮到環(huán)保要求標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，要求本工程具有較高的脫硝效率及較低的NOx排放濃度，因此本工程采用加裝SCR法的脫硝技術(shù)。3、生成機(jī)理SCR技術(shù)的基本原理是在催化劑作用下，還原劑（NH3）和煙氣中的氮氧化物（NOx）在300400度的煙溫下反應(yīng)，生成氮?dú)夂退倪^程。主要的化學(xué)反應(yīng)為： 4NO+4N

4、H3+O24N2+6H2O NO+NO2+2NH33H2O+2N2 4、項(xiàng)目概況安徽華塑股份有限公司熱電廠2300MW機(jī)組煙氣脫硝工程是由福建龍凈環(huán)保股份公司總承包，采用選擇性催化還原法（SCR）技術(shù)。5、項(xiàng)目工藝簡介脫硝裝置采用選擇性催化還原法（SCR）工藝，每臺爐設(shè)置兩臺反應(yīng)器，每臺反應(yīng)器催化劑層數(shù)按2+1模式布置，即初裝2層預(yù)留1層，采用全新可再生蜂窩式催化劑。在日常燃用煤種、鍋爐BMCR工況、處理100%煙氣量條件下脫硝效率不低于80，反應(yīng)器出口NOx濃度不高于90mg/Nm3，NH3逃逸量能控制在3L/L以下，SO2/SO3轉(zhuǎn)化率小于1%。1、2號機(jī)組SCR脫硝工藝系統(tǒng)可分為氨/空氣

5、混合系統(tǒng)、氨噴射系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、SCR反應(yīng)器及其吹灰系統(tǒng)等。安徽泉盛化工有限公司與華塑股份有限公司僅一河之隔，本項(xiàng)目可以公用泉盛化工的液氨/氨氣儲存和制備系統(tǒng)的設(shè)備，廠內(nèi)不設(shè)液氨/氨氣儲存和制備區(qū)，直接通過管道輸送進(jìn)廠，這樣既可以使用經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的氨氣作為還原劑，又能避開在廠內(nèi)設(shè)置重大危險(xiǎn)源的風(fēng)險(xiǎn)，因此本項(xiàng)目直接選取氨氣作為還原劑，通過管道從泉盛化工直接輸送至電廠脫硝主反應(yīng)區(qū)，壓力為0.375MPa，0.435t/h，氨氣進(jìn)入氨空混合器后，氨的爆炸極限(在空氣中體積)15.727.4%，為保證安全和分布均勻，稀釋風(fēng)機(jī)流量按100%負(fù)荷氨量的1.15倍對空氣的混合比為5%設(shè)計(jì)。氨氣經(jīng)減壓閥減壓后通過

6、噴氨格柵的噴嘴噴入煙氣中與煙氣充分混合，再經(jīng)靜態(tài)混合器充分混合后進(jìn)入催化反應(yīng)器反應(yīng)，在一定的溫度范圍內(nèi)，在催化劑的作用下，氨氣與NOx發(fā)生催化氧化還原反應(yīng)，將NOx還原成N2和H2O。去除煙氣中NOx達(dá)到脫硝的目的。凈化后的煙氣通過出口煙道回至鍋爐空預(yù)器，進(jìn)入引風(fēng)機(jī)煙道系統(tǒng)。在反應(yīng)區(qū)的進(jìn)口和出口均裝有溫度測點(diǎn)和煙氣排放連續(xù)監(jiān)測 (CEMS)系統(tǒng)，用來監(jiān)測反應(yīng)溫度、O2、NH3濃度監(jiān)視分析儀和NOx含量，并根據(jù)這些參數(shù)實(shí)現(xiàn)對氨氣注入量的調(diào)整。NH3濃度監(jiān)視分析儀監(jiān)視NH3的逃逸濃度小于3ppm，超過則報(bào)警。由于采用的是“高含塵布置方式”的選擇性催化還原法（SCR）脫硝裝置，為防止催化劑積灰造成系

7、統(tǒng)壓差變大并避免因死角而造成催化劑失效導(dǎo)致脫硝效率的下降，脫硝反應(yīng)器催化劑層選用聲波和蒸汽兩種方式進(jìn)行吹灰。蒸汽吹灰系統(tǒng)采用湖北華信耙式蒸汽吹灰器。在每層催化劑上方布置2臺蒸汽吹灰器，吹灰器噴嘴距催化劑表面距離約為500mm 。每臺脫硝反應(yīng)器布置2層蒸汽吹灰器，每套脫硝系統(tǒng)共安裝有222=8臺耙式蒸汽吹灰器。聲波吹灰采用GE Powerwave DC-75型聲波吹灰器。在每層催化劑上方布置3臺聲波吹灰器，每臺脫硝反應(yīng)器布置2層聲波吹灰器，每套脫硝系統(tǒng)共安裝有223=12臺聲波吹灰器，在運(yùn)行過程中輪流對催化劑模塊吹掃。其工作介質(zhì)為壓縮空氣。工藝流程示意圖6、工藝流程工序1)氨/空氣混合工序通過稀

8、釋風(fēng)機(jī)將空氣鼓入氨空混合器內(nèi)，與氨制備區(qū)輸送來的純氨氣稀釋到氨氣體積含量與稀釋風(fēng)的比值不大于5%，并同時(shí)為混合后的氣體噴入煙氣系統(tǒng)提供動力。每臺機(jī)組(2個(gè)反應(yīng)器)配置2臺稀釋風(fēng)機(jī)（1運(yùn)1備），壓力為各種工況下所要求的最大壓力，流量為滿足設(shè)計(jì)工況下所要求的最大空氣量。 2）氨噴射工序在SCR入口煙道處，通過噴氨格柵噴射出的氨氣和來自鍋爐省煤器出口的煙氣混合后,被均勻地噴射到煙氣中進(jìn)入SCR反應(yīng)器，氨噴射系統(tǒng)具有良好的熱膨脹性、抗熱變形能力和抗振性，為了使NH3和NOX充分接觸，噴氨格柵具有橫向和縱向的分區(qū)調(diào)節(jié)功能，在每個(gè)區(qū)域的支管設(shè)有手動調(diào)節(jié)蝶閥。 3) SCR反應(yīng)工序SCR反應(yīng)器是脫硝系統(tǒng)關(guān)鍵

9、設(shè)備。反應(yīng)器設(shè)計(jì)成煙氣豎直向下流動，反應(yīng)器入口設(shè)氣流均布裝置，反應(yīng)器入口及出口段設(shè)導(dǎo)流板，對于反應(yīng)器內(nèi)部易于磨損的部位設(shè)計(jì)了必要的防磨措施。反應(yīng)器內(nèi)部各類加強(qiáng)板、支架設(shè)計(jì)成不易積灰的型式。在本脫硝工藝中，是向催化劑前的煙氣中噴入氨氣，與煙氣中的NOx反應(yīng)生成無害和沒有二次污染的氮?dú)夂退_(dá)到脫除NOx的目的，其化學(xué)反應(yīng)式如下：4 NO + 4 NH3 + O24 N2 + 6 H2O ；NO + NO2 + 2 NH32 N2 + 3 H2O ；少量的SO2將會根據(jù)下面的方程式被氧化：2 SO2 + O22 SO3NOx脫除依賴于氨的加入量（也就是NH3/NOx mole比），高的NH3/NOx

10、 mole比可以得到高的NOx脫除率，但同時(shí)離開反應(yīng)器的煙氣中未反應(yīng)的氨（逃逸氨）將會增加。在BMCR工況，SCR裝置設(shè)計(jì)NOx脫除率為80，氨的逃逸量為3ppm。氨和空氣混合氣體通過噴嘴噴入到星型散流器上，經(jīng)過均流器和導(dǎo)流板后再流到裝有SCR催化劑的煙道中，星型散流器和均流器是保證鍋爐整個(gè)截面NH3/NOx混合均勻。催化劑采用全新可再生蜂窩式。 4) 聲波吹灰工序?yàn)榱舜_保催化劑的使用效果和提高催化劑的使用壽命，反應(yīng)區(qū)布置有聲波吹灰器，用來去除催化劑表面的積灰。聲波吹灰采用GE Powerwave DC-75型聲波吹灰器。在每層催化劑上方布置3臺聲波吹灰器，每臺脫硝反應(yīng)器布置2層聲波吹灰器，每

11、套脫硝系統(tǒng)共安裝有223=12臺聲波吹灰器，在運(yùn)行過程中輪流對催化劑模塊吹掃。聲波吹灰器的控制和順序清灰功能由DCS實(shí)現(xiàn)，其控制信號進(jìn)入DCS系統(tǒng)，DCS系統(tǒng)為每臺聲波吹灰器提供一路DO信號輸出，控制12臺聲波吹灰器。聲波吹灰器配備的電磁閥只需控制電磁閥的開閉即可，無需向DCS系統(tǒng)提供反饋信號。電磁閥電壓220V AC，單線圈膜片式電磁閥。 5） 蒸汽吹灰工序蒸汽吹灰系統(tǒng)采用湖北華信耙式蒸汽吹灰器。在每層催化劑上方布置2臺蒸汽吹灰器，吹灰器噴嘴距催化劑表面距離約為500mm 。每臺脫硝反應(yīng)器布置2層蒸汽吹灰器，每套脫硝系統(tǒng)共安裝有222=8臺耙式蒸汽吹灰器。蒸汽吹灰器控制系統(tǒng)為DCS遠(yuǎn)方及就地

12、控制兩種控制方式，即吹灰控制系統(tǒng)能在DCS主機(jī)控制室內(nèi)（吹灰系統(tǒng)采用機(jī)組DCS控制）及就地現(xiàn)場控制柜上完成對吹灰裝置的正常啟、停操作，實(shí)現(xiàn)對反應(yīng)器自動程控吹灰控制，完成正常的運(yùn)行監(jiān)控、現(xiàn)場控制/DCS控制切換監(jiān)控、故障診斷操作。7、催化劑的選型催化劑的合理選型和設(shè)計(jì)室煙氣脫硝系統(tǒng)成功的核心部件。通過對淮南和淮北煤質(zhì)情況及催化劑催化效果的分析，選擇蜂窩式催化劑，蜂窩式催化劑具有較大的比表面積和豐富的業(yè)績。華塑公司2臺機(jī)組催化劑分別選用了再生催化劑和全新的可在生催化劑，#1機(jī)組采用美國Coalogix公司再生催化劑，#2機(jī)組采用保定天河生產(chǎn)的全新可再生催化劑。在SCR系統(tǒng)中催化劑是核心，通常占到初

13、期投資的30%50% 。由于容易堵塞和中毒，催化劑在使用過程中失去活性在所難免。引起催化劑失活的原因有多種，燒結(jié)、中毒、堵塞及磨損等都會引起失活。脫硝催化劑的化學(xué)壽命一般為24000小時(shí)（約4年）。目前，對失效脫硝催化劑的處理方式主要有：再生、回收利用、填埋。其中：再生分為現(xiàn)場再生和廠內(nèi)再生兩種，主要是通過既定的工藝流程對失效催化劑活性予以恢復(fù)，國外運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，正常情況下失效催化劑通過再生其活性可恢復(fù)到最初性能的60-90%甚至更高,如果結(jié)構(gòu)強(qiáng)度好的催化劑，可再生3-4次，使用9-12年。SCR催化劑價(jià)格昂貴且使用一段時(shí)間后會發(fā)生活性降低需更換，廢棄催化劑含有V2O5，WO3等重金屬，處置不

14、當(dāng)會造成環(huán)境二次污染，被更換下來的催化劑需要進(jìn)行專門的無害化處理。失效催化劑如不再生，還要花錢進(jìn)行固廢處理。根據(jù)國外經(jīng)驗(yàn)，煙氣脫硝60以上失活催化劑可通過再生達(dá)到循環(huán)再利用。催化劑再生使SCR 用戶無需購置新的催化劑從而極大的降低費(fèi)用，并且可以省下處理廢棄催化劑所需的費(fèi)用以及潛在環(huán)保責(zé)任的承擔(dān)。失效后的催化劑，經(jīng)取樣化驗(yàn)催化劑活性降低的原因后，對于結(jié)構(gòu)保持完整、仍有較高活性的催化劑，把催化劑經(jīng)過沖洗、化學(xué)藥劑浸泡、重新加入活性物質(zhì)等處理過程后，經(jīng)檢驗(yàn)合格后可繼續(xù)使用。再生可分為現(xiàn)場再生和工廠再生。SCR脫硝失活催化劑清洗再生工藝流程（七大步驟）：負(fù)壓吸塵去離子水清洗超聲波化學(xué)清洗活性物質(zhì)浸漬干

15、燥煅燒密封包裝Coalogix公司催化劑再生技術(shù)示例：在下圖中，展示了導(dǎo)致催化劑失活的主要有毒物質(zhì)的示例。該圖顯示了在再生前后有毒物質(zhì)在催化劑中的百分比濃度。在以下圖表中，展示了新的催化劑與14000小時(shí)以上的催化劑材料中的正常失活率。CoaLogix成功地再生了已使用過的催化劑，并能將催化劑的運(yùn)行壽命從原先的14000小時(shí)的基礎(chǔ)上再延長了30000小時(shí)。圖中，藍(lán)柱代表新的催化劑，紅柱代表失活的未經(jīng)過再生的催化劑，綠柱代表再生后的催化劑，紫柱代表再生后失活的催化劑。在以下圖表中，展示了新的催化劑與15000小時(shí)以上的催化劑材料中的正常失活度。CoaLogix成功地再生了已使用過的催化劑，并能將

16、催化劑的運(yùn)行壽命從原先的15000小時(shí)的基礎(chǔ)上再延長30000小時(shí)。上圖中，藍(lán)線代表新的催化劑，紅線代表再生過的催化劑。8、SCR裝置對空預(yù)器的影響及應(yīng)采取的防堵、防腐等措施1）選擇性催化還原過程中硫酸(氫)銨的形成除鍋爐燃燒產(chǎn)生的SO3以外，當(dāng)含NOx，SO2，H2O，NH3，O2等成分的煙氣通過催化劑后，在自由基、飛灰和V2O5等協(xié)同作用下，另外約有1%的SO2轉(zhuǎn)化成SO3。SO3與NH3反應(yīng)可生成硫酸氫銨(NH4HSO4，ABS)或硫酸銨(NH4)2SO4，AS)。主要反應(yīng)方程式如下：2SO2+O2SO3NH3+ SO3+H2ONH4HSO42NH3+ SO3+H2O(NH4)2SO42

17、）硫酸(氫)銨對空預(yù)器的影響當(dāng)煙氣中灰分含量較高時(shí)，在SCR系統(tǒng)后，ABS形成區(qū)域，如下圖。液態(tài)ABS析出后首先沉積在粉塵上，大部分被煙氣帶走。液態(tài)ABS呈粘稠狀，易附著于空預(yù)器傳熱元件表面，然后不斷捕集飛灰，形成融鹽狀的積灰，造成空預(yù)器的堵灰和腐蝕，進(jìn)而影響換熱效率并增加壓損。堵灰嚴(yán)重時(shí)可造成停爐，進(jìn)行離線清洗，影響了機(jī)組連續(xù)正常運(yùn)行。與ABS不同，在空預(yù)器運(yùn)行溫度下，AS呈干態(tài)，但AS遇水會產(chǎn)生硫酸根離子，如果進(jìn)行在線水清洗，也可能產(chǎn)生腐蝕。3）降低氨逃逸率和二氧化硫/三氧化硫轉(zhuǎn)化率由反應(yīng)過程可知，氨逃逸率和二氧化硫/三氧化硫轉(zhuǎn)化率等是控制ABS形成的關(guān)鍵。我公司將在氨噴射及混合設(shè)計(jì)中，結(jié)

18、合CFD模擬及流體模型，針對本項(xiàng)目的具體特點(diǎn)，確保將氨逃逸率控制在3ppm以內(nèi)。4）采取的防堵，防腐措施(1) 合并冷段和中溫段并考慮增加其高度，以覆蓋ABS形成的位置區(qū)。(2) 熱段考慮采用FNC板型以強(qiáng)化傳熱過程。冷段傳熱元件采用專用板形DNF或類似功能板形。(3)考慮移動原有蒸汽吹灰器，冷段增加雙介質(zhì)(蒸汽、高壓水)吹灰器。(4) 冷段傳熱元件表面涂搪瓷。熱段考慮采用聚氨酯類涂料，控制漆膜厚度和均勻性。項(xiàng) 目常規(guī)SCR技術(shù)本項(xiàng)目SCR技術(shù)備注反應(yīng)劑NH3，也可用尿素生成NH3NH3采用隔壁泉盛化工的NH3反應(yīng)溫度320290420催化劑板式或蜂窩式蜂窩式脫硝效率8090%8095%催化劑選型全新催化劑再生催化劑采用美國CoaLogix的再生催化劑催化劑投資約2000萬元1500萬元再生催化劑的費(fèi)用約是全新催化劑費(fèi)用的70%氨區(qū)有