煙氣脫硝技術(shù)介紹

1、1煙氣脫硝技術(shù)煙氣脫硝技術(shù)(SCR)介紹介紹浙江菲達(dá)環(huán)保科技股份有限公司浙江菲達(dá)環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?目目 錄錄 一、煙氣脫硝的背景與現(xiàn)狀 1.1 氮氧化物的危害與來(lái)源 1.2 國(guó)內(nèi)NOX的排放及污染現(xiàn)狀 二、有關(guān)脫硝產(chǎn)業(yè)的環(huán)保法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)和政策 2.1 相關(guān)的環(huán)保法規(guī) 2.2 國(guó)內(nèi)外煙氣NOX排放標(biāo)準(zhǔn) 2.3 有關(guān)氮氧化物控制的措施、政策三、 國(guó)內(nèi)外氮氧化物控制技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)化情況 3.1 低NOx燃燒技術(shù) 3.2 煙氣處理技術(shù) 3.3 SCR脫硝技術(shù)四、脫硝市場(chǎng)分析 4.1 國(guó)內(nèi)脫硝市場(chǎng)現(xiàn)狀 3一、背景與現(xiàn)狀一、背景與現(xiàn)狀1.1 氮氧化物的危害與來(lái)源1.2 國(guó)內(nèi)NOX排放及污染現(xiàn)狀1.3 國(guó)

2、內(nèi)脫硝產(chǎn)業(yè)啟動(dòng)的背景41.1.1自然源： 閃電過(guò)程、土壤中生物及非生物過(guò)程 。 1.1.2人為源： 高溫條件下的化石燃料燃燒，如電廠、 冶煉廠和汽車(chē)尾氣。燃燒源NOx的排放形式主要為NO （大約95）。 1.1氮氧化物的來(lái)源與危害氮氧化物的來(lái)源與危害5 1.1.2危害危害 對(duì)人體健康影響：對(duì)人體健康影響：NO2 吸入對(duì)心、肝、腎都有影響，對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)有麻醉作用。 對(duì)環(huán)境的影響：對(duì)環(huán)境的影響：NOx在大氣中，發(fā)生復(fù)雜的光化學(xué)反應(yīng)，形成光化學(xué)煙霧污染；同時(shí)氮氧化物也破壞臭氧層；造成溫室效應(yīng)；氮氧化物在大氣中最終被氧化成硝酸和硝酸鹽顆粒，造成酸雨。 酸性物質(zhì)對(duì)酸雨的貢獻(xiàn)為：硫酸6070，硝酸30。61

3、.2國(guó)內(nèi)國(guó)內(nèi)NOx的排放和污染現(xiàn)狀的排放和污染現(xiàn)狀 中國(guó)NOx排放總量 中國(guó)NOx排放各行業(yè)份額 7中國(guó)中國(guó)NOx排放總量排放總量 年度 總計(jì)（萬(wàn)噸） 資料來(lái)源 1990850王文興等 19951000Kilmont 19981100田賀忠 20001200Aardenne 20031600田賀忠 8 1997年中國(guó)年中國(guó)NOx排放各行業(yè)份額（萬(wàn)噸）排放各行業(yè)份額（萬(wàn)噸） 行業(yè) 排放量百分比 工業(yè) 461.52 39.56 電力 428.54 36.74 交通 130.86 11.22 建筑 7.23 0.62 商業(yè) 8.12 0.70 居民 27.83 2.93 其他 102.46 8.78

4、 總計(jì)1166.56 100.00 91.3中國(guó)脫硝產(chǎn)業(yè)化的背景中國(guó)脫硝產(chǎn)業(yè)化的背景 2000年國(guó)務(wù)院頒布大氣污染防治法 2003國(guó)家環(huán)?？偩诸C布新的火電廠 大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn) 2005年作出了關(guān)于落實(shí)科學(xué)發(fā)展加 強(qiáng)環(huán)境保護(hù)的決定 10二、脫硝產(chǎn)業(yè)的環(huán)保法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)和政策二、脫硝產(chǎn)業(yè)的環(huán)保法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)和政策 2.1相關(guān)的環(huán)保法規(guī) 2.2國(guó)內(nèi)外煙氣NOx排放標(biāo)準(zhǔn) 2.3有關(guān)NOx控制的措施、政策112.1相關(guān)的環(huán)保法規(guī)相關(guān)的環(huán)保法規(guī) 大氣污染防治法第30條第4款規(guī)定：企業(yè)應(yīng)當(dāng)對(duì)燃料燃燒過(guò)程產(chǎn)生的氮氧化物采取控制措施。 關(guān)于落實(shí)科學(xué)發(fā)展關(guān)加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)的決定中指出：以降低二氧化硫排放總量為重點(diǎn)，推進(jìn)大氣

5、污染治理。要求制訂燃煤電廠氮氧化物治理規(guī)劃，開(kāi)展試點(diǎn)示范。 12 2.2中國(guó)燃煤電廠煙氣中國(guó)燃煤電廠煙氣NOX排放標(biāo)準(zhǔn)排放標(biāo)準(zhǔn)（mg/m3）時(shí) 段* 第1 時(shí)段 第2 時(shí)段 第3 時(shí)段實(shí)施時(shí)間 2005年1月1日 2005年1月1日 2004年1月1日 燃煤鍋爐 Vdaf10% 1500 1300 1100燃煤鍋爐Vdaf=10%20%1100 650650燃煤鍋爐 Vdaf 20% 1100650450燃油鍋爐200燃?xì)廨啓C(jī)組（燃油） 150燃?xì)廨啓C(jī)組（燃?xì)?）80*第1時(shí)段1996年建成，第2時(shí)段1997年建成，第3時(shí)段2004年建成，第2時(shí)段改擴(kuò)建項(xiàng)目滿5年后執(zhí)行第3時(shí)段的排放標(biāo)準(zhǔn)。13

6、措施：措施： 推廣低氮燃燒技術(shù)改造，新建裝置采用分級(jí)燃燒技 術(shù)和低NOX燃燒器。逐步要求20萬(wàn)千瓦及以上機(jī)組 實(shí)施SCR。 目前執(zhí)行的排污收費(fèi)。參照二氧化硫排污收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn) 0.63元/kg。收費(fèi)從2005年7月1日開(kāi)始。政策：政策： 電廠脫硝項(xiàng)目的示范工程，給予一定的資助，老裝 置SCR改造給予國(guó)債支持。 配套實(shí)施氮氧化物排放總量控制與排放交易政策、 電價(jià)政策。2.3有關(guān)有關(guān)NOX控制的措施、政策控制的措施、政策14三、國(guó)內(nèi)外三、國(guó)內(nèi)外NOx控制技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化狀況控制技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化狀況3.1 低NOx燃燒技術(shù) 控制燃燒產(chǎn)生的NOx，采取的措施是： (1)降低過(guò)量空氣系數(shù)和氧氣濃度，使煤粉在缺氧條件下

7、燃燒； (2)降低燃燒溫度，防止產(chǎn)生局部高溫區(qū)； (3)縮短煙氣在高溫區(qū)的停留時(shí)間等。3.2 煙氣脫硝技術(shù) 對(duì)完全燃燒后的煙道氣用化學(xué)還原、物理吸附、化學(xué)吸收、生物降解的方法達(dá)到降低NOx的目的。 153.1低低NOx燃燒技術(shù)燃燒技術(shù) （1）低過(guò)量空氣燃燒 （2）空氣分級(jí)燃燒 （3）燃料分級(jí)燃燒 （4）煙氣再循環(huán) （5）低NOx燃燒器 鍋爐設(shè)計(jì)及制造單位在使用此類(lèi)技術(shù)時(shí)具有各方面的優(yōu)勢(shì),無(wú)能是新建鍋爐還是老機(jī)的改造。16低低NOx燃燒技術(shù)應(yīng)用燃燒技術(shù)應(yīng)用 低NOX燃燒技術(shù)脫氮效率為3060%。國(guó)內(nèi)應(yīng)用較早的是分級(jí)燃燒技術(shù)和低NOX燃燒器（LNB）。 國(guó)內(nèi)新建的300MW及以上火電機(jī)組已普遍采用

8、分級(jí)燃燒技術(shù)，對(duì)現(xiàn)有的100300MW機(jī)組用LNB技術(shù)改造。 采用LNB技術(shù)，只需換燃燒器，燃燒系統(tǒng)和爐膛結(jié)構(gòu)不需作大的更改， NOX的削減率約30%，費(fèi)用省。 采用空氣分級(jí)和燃料分級(jí)相結(jié)合的低NOX的燃燒技術(shù)，需對(duì)燃料粉煤的制粉系統(tǒng)、爐膛的送風(fēng)系統(tǒng)和燃燒器改進(jìn)，NOX的削減率為3045%。其特點(diǎn)是投資低，效果明顯、設(shè)計(jì)難、優(yōu)化摸索和改造時(shí)間較長(zhǎng)。173.2煙氣脫硝技術(shù)煙氣脫硝技術(shù) 3.2.1選擇性非催化還原選擇性非催化還原 SNCR 3.2.2選擇性催化還原煙氣脫硝技術(shù)選擇性催化還原煙氣脫硝技術(shù)SCR、 3.2.3 電子束法 3.2.4 濕法脫硝的液體吸收法 3.2.5 微生物凈化法18煙氣

9、脫硝應(yīng)用煙氣脫硝應(yīng)用 SCR和SNCR脫硝技術(shù)已經(jīng)非常成功地應(yīng)用在工業(yè)裝置，SNCR和SCR它們都是將還原劑注入煙道氣中，與NOX進(jìn)行選擇性反應(yīng), NOX被還原成氮?dú)夂退?。還原劑通常采用氨(NH3)或尿素。 化學(xué)反應(yīng)式為： OHNONHNO2223644419203.2.1選擇性非催化還原脫硝技術(shù)選擇性非催化還原脫硝技術(shù)(SNCR) SNCR不需催化劑,反應(yīng)溫度：7501000,加入過(guò)量的氨（NH3/ NOX =1.5），最佳反應(yīng)溫度：900950，反應(yīng)停留時(shí)間約：0.25S，NOX與NH3選擇性反應(yīng)在鍋爐的爐膛中進(jìn)行。 SNCR該法具有工藝簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉的特點(diǎn)，但是由于還原介質(zhì)與煙氣的混合控

10、制困難，氨逃逸量大，實(shí)際應(yīng)用脫硝效率較SCR低，約2540%。相同的脫NOX效率30%時(shí)，SNCR裝置投資費(fèi)用為SCR的1/31/4。21SNCR工藝噴氨示意圖工藝噴氨示意圖燃燒器NH3或尿素第二噴射點(diǎn)第一噴射點(diǎn)第三噴射點(diǎn)22SNCR技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵將還原劑（氨水或無(wú)水氨）噴入爐膛內(nèi)正確的位置，且隨著鍋爐負(fù)荷變化調(diào)整噴射位置。要求SNCR技術(shù)在設(shè)計(jì)階段對(duì)每臺(tái)對(duì)象機(jī)組實(shí)施計(jì)算機(jī)模擬分析，從而設(shè)計(jì)出隨溫度場(chǎng)變化的運(yùn)行控制系統(tǒng)。233.2.2 SCR技術(shù)技術(shù) 在催化劑釩-鈦 (V2O5/TiO2) 或釩-鈦-鎢 (V2O5/TiO2/WO的幫助下， NOX的選擇性反應(yīng)可在較低的溫（250450）下進(jìn)

11、行，加入氨（NH3/NOX=0.8）,最佳反應(yīng)溫度375400 催化劑的外觀多制成蜂窩型或板式。該法工藝的可控性較 好，實(shí)際應(yīng)用脫硝效率可超過(guò)85%，但是脫硝的成本約是 SNCR工藝的3倍左右。 催化劑上的活性中心迅速地吸附氨和氣相一氧化氮，煙氣的較高溫度促進(jìn)了氨的活性游離基的產(chǎn)生并為反應(yīng)提供了活化能 。24脫硝效率與溫度的關(guān)系脫硝效率與溫度的關(guān)系370400是最佳溫度區(qū)是最佳溫度區(qū)25各種脫硝技術(shù)比較各種脫硝技術(shù)比較技術(shù)方法 脫NOX效率 投資運(yùn)行費(fèi)用 改造可實(shí)施性 空氣分級(jí)燃燒 2540% 較低低 較難 燃料分級(jí)燃燒 2540%較低低 難 低 NOX燃燒器 2540%較低低 易 SNCR技

12、術(shù)2040%低 中等 一般 SCR技術(shù)最高90% 高中等 可靠 26SCR 過(guò)程描述過(guò)程描述省煤器旁路，在低負(fù)荷時(shí)調(diào)節(jié)進(jìn)入SCR反應(yīng)器前的煙氣溫度在375400SCR反應(yīng)器375400鍋爐空氣加熱器一次風(fēng)機(jī)電除塵器省煤器27新增鋼支架去電除塵器空預(yù)器省煤器省煤器旁路風(fēng)門(mén)氨噴注系統(tǒng)SCR反應(yīng)器氨從氨罐來(lái)風(fēng)門(mén)SCR旁路煙道28吹灰器風(fēng)門(mén)旁路煙道空氣換熱器氨噴射點(diǎn)風(fēng)門(mén)熱空氣去鍋爐29技術(shù)原理技術(shù)原理SCR的化學(xué)反應(yīng)原理 （主反應(yīng)） （副反應(yīng)）3222/1SOOSOCatalyst064442323HNHONHNOCatalyst 改進(jìn)催化劑的配方的方向是降低不期望發(fā)生的副反應(yīng)進(jìn)行，即二氧化硫（SO2

13、）轉(zhuǎn)化為（SO3），會(huì)使煙氣增加催化劑中毒，生成的硫酸銨將導(dǎo)致空預(yù)器和SCR催化劑的堵塞。 30三種三種SCR工藝的布置特點(diǎn)工藝的布置特點(diǎn)布置形式反應(yīng)器位置特點(diǎn)高塵高塵布置SCR反應(yīng)器設(shè)置在省煤器的下游和空氣預(yù)熱器和粉塵控制裝置上游之間 煙氣溫度在催化劑反應(yīng)的最佳范圍， 煙氣粉塵高， 煙氣流速高，催化劑用量較大，催化劑采用寬節(jié)距79 mm，每層催化劑上部安裝吹灰器，防堵塞， SCR反應(yīng)器底部設(shè)灰斗 。低塵低塵布置SCR反應(yīng)器布置在高溫型電除塵器ESP和空預(yù)器APH之間煙氣中飛灰相對(duì)較少， 催化劑的節(jié)距為47mm，催化劑用量減少，煙氣溫度偏低，需使用省煤器旁路，對(duì)熱效率有影響。 尾部尾部布置SC

14、R反應(yīng)器布置在濕法脫硫裝置（FGD）的下游 煙氣溫度低 、需用天然氣燃燒加熱，增加操作費(fèi)用。31應(yīng)用最普遍的應(yīng)用最普遍的SCR流程流程去脫硫電除塵器空預(yù)器SCR反應(yīng)器氨儲(chǔ)罐蒸汽壓縮空氣噴氨靜態(tài)混合器32燃煤鍋爐燃煤鍋爐SCR煙氣脫硝工藝流程煙氣脫硝工藝流程 省煤器旁路省煤器氣態(tài)混合器NH3噴射格柵NH3罐風(fēng)機(jī)氨靜態(tài)混合器SCR反應(yīng)器SCR反應(yīng)器旁路空氣換熱器電除塵器引風(fēng)機(jī)電加熱汽化器風(fēng)門(mén)1風(fēng)門(mén)2風(fēng)門(mén)333高塵布置的高塵布置的SCR工藝工藝省煤器旁路SCR反應(yīng)器空氣換熱器噴氨格柵煙氣去電除塵器34高溫除塵器SCR反應(yīng)器空氣換熱器省煤器旁路低塵布置的低塵布置的SCR工藝工藝注氨格柵煙氣去電除塵35

15、二次風(fēng)換熱器收塵設(shè)備脫硫設(shè)備還原劑噴射格柵 NH3SCR反應(yīng)器GGH 煙道燃燒器去煙囪尾部布置的尾部布置的SCR工藝工藝3637 SCR工藝主要設(shè)計(jì)操作條件及影響工藝主要設(shè)計(jì)操作條件及影響 名 稱(chēng) 控制范圍 影 響 SCR反應(yīng)器溫度325420 最大允許波動(dòng)93 溫度低，脫硝率降；溫度高，SO3副反應(yīng)增加（通常1%） 空速27003600 h-1 空速低，預(yù)熱器、催化劑積灰，空速高，脫硝率降低及催化劑磨損 NH3/NOX比值 0.8 比值小，脫硝率降低；比值大，預(yù)熱器積灰 NOX脫除效率60%80% 催化劑配置23層，另增加1層空層 氨逃逸量25 ppm 逃逸量大，預(yù)熱器積灰催化劑壓力降501

16、00 mmH2O 不積灰運(yùn)行 單層催化劑壽命20000h全部催化劑更換周期為810年 38SCR裝置的主要組成裝置的主要組成 煙氣系統(tǒng)：煙氣系統(tǒng)：省煤器旁路、風(fēng)門(mén)、SCR反應(yīng)器旁路、反應(yīng)器進(jìn)出口風(fēng)門(mén)儲(chǔ)注氨系統(tǒng)：儲(chǔ)注氨系統(tǒng)：氨罐、電加熱蒸發(fā)器、風(fēng)機(jī)、氣氣混合器、噴氨格柵、吹灰系統(tǒng)：吹灰系統(tǒng)：風(fēng)管及閥門(mén)反應(yīng)器系統(tǒng)：催化劑、本體及支承電控及儀表電控及儀表。39SCR催化劑催化劑蜂窩型 SCR催化劑是由高通透性的陶瓷和活性金屬材料構(gòu)成，在多孔的催化劑材料內(nèi)部有活性中心平板式 以不銹鋼網(wǎng)格為基材，負(fù)載上含有活性成分的載體，再壓制而成 波紋板制作玻璃纖維加固的TiO2基板，再把基板放到催化劑活性液中浸泡

17、各種催化劑活性成份均為V2O5和WO3 ， 比表面積3001200m2/m3 催化劑的費(fèi)用估算大約占SCR系統(tǒng)總費(fèi)用的20%或更多 40蜂窩型催化劑實(shí)物圖蜂窩型催化劑實(shí)物圖國(guó)際上供應(yīng)的SCR催化劑的保證使用壽命為1000030000小時(shí)，燃油和燃?xì)庋b置的SCR催化劑壽命超過(guò)32000小時(shí)。 SCR催化劑都含有附加組分和載體，使其具有穩(wěn)定的耐熱性和強(qiáng)度，并增加表面積 。41加一層催化劑更換第一層更換第二層更換第三層更換第四層年42氨噴入格柵氨噴入格柵43國(guó)內(nèi)國(guó)內(nèi)SCR項(xiàng)目投資估算項(xiàng)目投資估算 國(guó)內(nèi)單位KW投資成本與脫硝率、運(yùn)行費(fèi)用表 脫硝率（%） 新機(jī)組投資成本（元/KW） 新機(jī)組運(yùn)行費(fèi)用（元/kgNOX） 老機(jī)組投資成本（元/KW） 老機(jī)組運(yùn)行費(fèi)用（元/kgNOX） 30502.04.0 1001.42.8 501003.05.0 1202.03.5 651204.06.0 1502.84.2 801505.07.0 2003.55.0 44四、國(guó)內(nèi)脫硝市場(chǎng)分析四、國(guó)內(nèi)脫硝市場(chǎng)分析 全國(guó)火電裝機(jī)容量預(yù)測(cè) ：至2005年末，全國(guó)火電總裝機(jī)447GW ，規(guī)劃20062010年間新增火電裝機(jī)容230GW 。“十五”和“十一五”仍將重點(diǎn)對(duì)新建電廠和大容量已建電廠建設(shè)脫硫裝置，但對(duì)于在光化學(xué)污染的火電廠同步建設(shè)脫硝裝置，建好示范工程，并加強(qiáng)NOX的排放收費(fèi)制