大氣污染控制工程課件：Project 1-6 SCR在中國(guó)應(yīng)用的挑戰(zhàn)與展望

1、1SCR在中國(guó)應(yīng)用的挑戰(zhàn)與展望在中國(guó)應(yīng)用的挑戰(zhàn)與展望環(huán)01陳天一 胡媛媛 劉雨桐 何婭 李佳育展示思路展示思路2總結(jié)與展望挑戰(zhàn)與策略背景 介紹背景介紹背景介紹3我國(guó)我國(guó)SCR技術(shù)研究技術(shù)研究始始于上世紀(jì)于上世紀(jì)90年代年代隨著我國(guó)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格隨著我國(guó)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格，搶占搶占市場(chǎng)市場(chǎng)SCR脫硝脫硝項(xiàng)目項(xiàng)目尚處于尚處于示范示范階段階段，用于嚴(yán)格脫氮地區(qū)用于嚴(yán)格脫氮地區(qū)發(fā)展歷程發(fā)展歷程運(yùn)行需注意的問題運(yùn)行需注意的問題 SCR 法系統(tǒng)設(shè)計(jì)法系統(tǒng)設(shè)計(jì)催化劑催化劑失活失活旁路煙道的設(shè)置旁路煙道的設(shè)置催化劑床層設(shè)計(jì)催化劑床層設(shè)計(jì)空預(yù)器的設(shè)計(jì)空預(yù)器的設(shè)計(jì)脫硝、脫硫、脫重金屬一體化技術(shù)的研究脫硝、脫硫、脫

2、重金屬一體化技術(shù)的研究汞的控制汞的控制背景介紹背景介紹4活性活性 中心中心載體載體催化催化劑劑催化劑種類催化劑種類組成組成特性特性活性組分載體貴金屬貴金屬Pt, Pd, Rh, AgAl2O3, ZrO2, 沸石等低溫活性高；活性溫度窗口窄金屬氧化物金屬氧化物V2O5, WO3, MoO3, MnOx, CoOx, Fe2O3, CuO, CrOxTiO2, Al2O3, ZrO2, 活性炭在300400范圍內(nèi)活性高，熱穩(wěn)定性高，抗中毒性高；低溫下活性差沸石沸石Cu, Fe, Cr, Co, Ce等沸石 (ZSM-5, Y型, 型, MOR)活性溫度窗口寬；水熱穩(wěn)定性差柱撐黏土柱撐黏土V2O5

3、, Pd, Rh柱撐黏土價(jià)格低廉，活性高，抗中毒性強(qiáng)；研究尚不充分碳基材料碳基材料V2O5, CeO2, MnOxAC, ACF, ACH, CNT等比表面積大，化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)，低溫活性高；抗SO2中毒性差挑戰(zhàn)與策略挑戰(zhàn)與策略5飛灰飛灰 機(jī)械作用：磨損、機(jī)械作用：磨損、堵塞等堵塞等 化學(xué)成分：堿金屬、化學(xué)成分：堿金屬、砷等砷等SO2技術(shù)因素技術(shù)因素技術(shù)因素挑戰(zhàn)與策略挑戰(zhàn)與策略6 燃用高鈣煤、劣質(zhì)煤差生顆粒大、硬度高、成分復(fù)雜的煙塵顆粒技術(shù)因素技術(shù)因素- -磨損、堵塞磨損、堵塞- -原因原因 飛灰顆粒隨煙氣撞擊催化劑表面，產(chǎn)生切削力 顆粒沉積到催化劑表面導(dǎo)致孔堵塞和通道堵塞技術(shù)因素技術(shù)因素- -磨

4、損、堵塞磨損、堵塞- -策略策略 選用耐磨的催化劑材料 源頭處理去除大顆粒飛灰技術(shù)因素技術(shù)因素- -磨損、堵塞磨損、堵塞- -挑戰(zhàn)挑戰(zhàn)挑戰(zhàn)與策略挑戰(zhàn)與策略7 被被認(rèn)為認(rèn)為是對(duì)催化劑毒性最大的一類元素是對(duì)催化劑毒性最大的一類元素 Cs2O Rb2O K2O Na2O Li2O 實(shí)際實(shí)際燃煤燃煤煙氣煙氣中，中，K的含量較高的含量較高，因此，因此K的影響的影響是最顯著的是最顯著的 當(dāng)當(dāng)K2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到1%時(shí)時(shí)，催化劑，催化劑的活性的活性幾乎完全喪失幾乎完全喪失技術(shù)因素技術(shù)因素-堿金屬堿金屬-挑戰(zhàn)挑戰(zhàn)挑戰(zhàn)與策略挑戰(zhàn)與策略8技術(shù)因素技術(shù)因素-堿金屬堿金屬-挑戰(zhàn)挑戰(zhàn)圖圖1 K2O含量對(duì)含

5、量對(duì)V2O5-WO3/TiO2催化劑活性的影響催化劑活性的影響挑戰(zhàn)與策略挑戰(zhàn)與策略9技術(shù)因素技術(shù)因素-堿金屬堿金屬-原因原因K2O的存在使得的存在使得SCR催化劑活性位之一的催化劑活性位之一的Bronsted酸性酸性位位發(fā)生發(fā)生變化。變化。K2O與催化劑中的與催化劑中的V2O5結(jié)合在表面產(chǎn)生結(jié)合在表面產(chǎn)生KVO3，與與NH3競(jìng)爭(zhēng)吸附位點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)吸附位點(diǎn)挑戰(zhàn)與策略挑戰(zhàn)與策略10技術(shù)因素技術(shù)因素-堿金屬堿金屬-策略策略 高壓水清洗高壓水清洗+充入空氣充入空氣+添加化學(xué)藥劑添加化學(xué)藥劑效果：效果：有有一定程度的恢復(fù)，但不能徹底一定程度的恢復(fù)，但不能徹底清除清除 1%的的H2SO4溶液酸洗溶液酸洗再生再生

6、效果：效果：K2O得以完全得以完全清除清除，酸性位點(diǎn)酸性位點(diǎn)增多增多，活性在活性在350500內(nèi)高于中毒內(nèi)高于中毒前前，微觀形貌和抗壓強(qiáng)度均微觀形貌和抗壓強(qiáng)度均未有很大未有很大改變改變，應(yīng)用廣闊，應(yīng)用廣闊挑戰(zhàn)與策略挑戰(zhàn)與策略11技術(shù)因素技術(shù)因素-砷砷-來源廣泛、分布不均來源廣泛、分布不均 我國(guó)多數(shù)煤中砷含量平均值不足我國(guó)多數(shù)煤中砷含量平均值不足8ppm，與其他，與其他產(chǎn)煤國(guó)相比，平均值是比較低的。產(chǎn)煤國(guó)相比，平均值是比較低的。 但煤田地質(zhì)條件復(fù)雜，一些礦區(qū)出現(xiàn)異常富集但煤田地質(zhì)條件復(fù)雜，一些礦區(qū)出現(xiàn)異常富集的情況。的情況。 全世界含砷量最高的煤出現(xiàn)在我國(guó)貴州省，煤中全世界含砷量最高的煤出現(xiàn)在我

7、國(guó)貴州省，煤中砷含量普遍為砷含量普遍為1002000ppm，最高可達(dá)，最高可達(dá)3.2%。 陜西南部、湖北西部等市縣無煙煤中砷的總體水陜西南部、湖北西部等市縣無煙煤中砷的總體水平較高，河南義馬、山西大同、吉林遼源和湖南平較高，河南義馬、山西大同、吉林遼源和湖南資興等大型礦區(qū)局部煤層也分布有含砷較高的煤，資興等大型礦區(qū)局部煤層也分布有含砷較高的煤，但分布范圍局限。但分布范圍局限。挑戰(zhàn)與策略挑戰(zhàn)與策略12技術(shù)因素技術(shù)因素-砷砷-挑戰(zhàn)挑戰(zhàn) 只要煤中砷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過只要煤中砷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過310-6，SCR催化劑催化劑壽命將降低壽命將降低30%左右左右 煤煤燃燒過程燃燒過程中由于高溫和強(qiáng)烈的氧化作用中由

8、于高溫和強(qiáng)烈的氧化作用釋放釋放 煤燃燒煤燃燒后主后主要存在飛灰中要存在飛灰中技術(shù)因素技術(shù)因素-砷砷-原因原因 砷化物擴(kuò)散進(jìn)入催化劑小孔，與活性位反應(yīng)砷化物擴(kuò)散進(jìn)入催化劑小孔，與活性位反應(yīng)挑戰(zhàn)與策略挑戰(zhàn)與策略13技術(shù)因素技術(shù)因素-砷砷-策略策略應(yīng)應(yīng)對(duì)對(duì)策策略略 從源頭減少從源頭減少高砷煤燃高砷煤燃?xì)庵械纳楹繗庵械纳楹?改善催化劑的物理特性改善催化劑的物理特性添加活性助劑添加活性助劑MoO3提高抗砷中毒能力提高抗砷中毒能力 改造燃燒鍋爐改造燃燒鍋爐 采取催化劑再生技術(shù)采取催化劑再生技術(shù)挑戰(zhàn)與策略挑戰(zhàn)與策略14技術(shù)因素技術(shù)因素- SO2 -挑戰(zhàn)挑戰(zhàn) 煤品煤品位位較低較低，源頭脫硫處理不夠，源頭脫

9、硫處理不夠充分充分，燃燒釋放，燃燒釋放大量大量SO2技術(shù)因素技術(shù)因素- SO2 原因原因 與與水蒸氣水蒸氣及及NH3反應(yīng)生成反應(yīng)生成(NH4)2SO4和和NH4HSO4，沉積沉積在催化劑表面在催化劑表面 與活性與活性金屬金屬原子反應(yīng)原子反應(yīng)生成金屬生成金屬硫酸鹽硫酸鹽 引起引起Lewis酸性位點(diǎn)的大量消失酸性位點(diǎn)的大量消失，以及與氨競(jìng)爭(zhēng)，以及與氨競(jìng)爭(zhēng)V2O5 對(duì)催化脫硝相關(guān)設(shè)備的使用壽命具有一定的影對(duì)催化脫硝相關(guān)設(shè)備的使用壽命具有一定的影響響挑戰(zhàn)與策略挑戰(zhàn)與策略15技術(shù)因素技術(shù)因素- SO2 -策略策略應(yīng)對(duì)策略應(yīng)對(duì)策略SO3與鈣、鎂反應(yīng)生成硫酸與鈣、鎂反應(yīng)生成硫酸鹽，與飛灰一起在除塵裝置鹽，與

10、飛灰一起在除塵裝置中被除去中被除去使選擇性催化還原反應(yīng)在低使選擇性催化還原反應(yīng)在低溫下進(jìn)行溫下進(jìn)行挑戰(zhàn)與策略挑戰(zhàn)與策略16管理因素管理因素新標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)向多污染物聯(lián)合控制管理因素挑戰(zhàn)與策略挑戰(zhàn)與策略17管理因素管理因素-新標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)向新標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)向-氮氧化物標(biāo)準(zhǔn)的加嚴(yán)氮氧化物標(biāo)準(zhǔn)的加嚴(yán) GB13223-1991沒有規(guī)定氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)沒有規(guī)定氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn) GB13223-1996根據(jù)鍋爐蒸發(fā)量規(guī)定了第三時(shí)段火電廠的排根據(jù)鍋爐蒸發(fā)量規(guī)定了第三時(shí)段火電廠的排放限值，但是只包括了煤粉鍋爐，其中鍋爐蒸發(fā)量大于放限值，但是只包括了煤粉鍋爐，其中鍋爐蒸發(fā)量大于1000t/h的液態(tài)排渣和固態(tài)排渣爐排放限值分別為的液態(tài)

11、排渣和固態(tài)排渣爐排放限值分別為1000mg/m3和和650mg/m3 GB13223-2003中增加了不同燃料的鍋爐，且排放限值加嚴(yán)，中增加了不同燃料的鍋爐，且排放限值加嚴(yán)，比如燃油鍋爐的為比如燃油鍋爐的為200mg/m3 GB13223-2011中增加了不同的地區(qū)的排放區(qū)別，排放更嚴(yán)中增加了不同的地區(qū)的排放區(qū)別，排放更嚴(yán)格，比如重點(diǎn)地區(qū)燃?xì)忮仩t為格，比如重點(diǎn)地區(qū)燃?xì)忮仩t為100mg/m3挑戰(zhàn)與策略挑戰(zhàn)與策略18管理因素管理因素-新標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)向新標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)向-汞排放的加嚴(yán)汞排放的加嚴(yán) 大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（GB16297-1996）中）中的的“現(xiàn)有現(xiàn)有污染源大氣污染物排放污染源

12、大氣污染物排放限值限值”規(guī)定規(guī)定汞及其汞及其化合物的最高允許排放濃度為化合物的最高允許排放濃度為0.015 mg/m3火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB13223-2011）中的火力發(fā)電鍋爐及燃?xì)廨啓C(jī)組大氣污染物排放中的火力發(fā)電鍋爐及燃?xì)廨啓C(jī)組大氣污染物排放濃度限制規(guī)定燃煤鍋爐的汞及其污染物的排放限濃度限制規(guī)定燃煤鍋爐的汞及其污染物的排放限值為值為0.03 mg/m3。挑戰(zhàn)與策略挑戰(zhàn)與策略19汞的排放汞的排放控制：燃燒控制：燃燒前、前、燃燒燃燒中和中和燃燒后脫汞燃燒后脫汞煙氣煙氣中汞的中汞的存在存在形式：形式：?jiǎn)钨|(zhì)單質(zhì)汞、二價(jià)汞和顆粒態(tài)汞、二價(jià)汞和顆粒態(tài)汞汞煙氣氣態(tài)單質(zhì)汞的

13、去除是煙氣汞污染控制的難點(diǎn)煙氣氣態(tài)單質(zhì)汞的去除是煙氣汞污染控制的難點(diǎn)存在的問題存在的問題脫硝、脫汞裝置投資巨大，分別建設(shè)會(huì)造成很大脫硝、脫汞裝置投資巨大，分別建設(shè)會(huì)造成很大的資金浪費(fèi)的資金浪費(fèi)挑戰(zhàn)與策略挑戰(zhàn)與策略20管理因素管理因素-脫脫硝硝脫汞聯(lián)合控制脫汞聯(lián)合控制-最新進(jìn)展最新進(jìn)展Yang：通過對(duì)比試驗(yàn)得出在整個(gè)污染控制：通過對(duì)比試驗(yàn)得出在整個(gè)污染控制裝置裝置中添中添加加SCR處理過程后汞處理過程后汞的去的去 除除效率從效率從48%提高到提高到88%周周勁松勁松：SCR反應(yīng)反應(yīng)中釩中釩基對(duì)單質(zhì)汞和基對(duì)單質(zhì)汞和HCl均具有均具有吸附吸附作用作用Presto和和Granite：用：用貴金屬貴金屬

14、鈀鈀作作催化劑來氧化汞催化劑來氧化汞Straube：SCR-NH3系統(tǒng)系統(tǒng)中中汞汞在在V2O5/TiO2的表面以的表面以化學(xué)吸附形式（化學(xué)吸附形式（Hg-O）被吸附）被吸附 李俊華：制備李俊華：制備高效高效還原還原NOx和氧化和氧化Hg的的雙功能雙功能催化劑催化劑總結(jié)與展望總結(jié)與展望21挑戰(zhàn)應(yīng)對(duì)策略煤的品位低高塵源頭預(yù)處理飛灰中有毒有害物質(zhì)煙氣中硫、汞含量高催化劑應(yīng)用性能國(guó)內(nèi)自主研發(fā)經(jīng)濟(jì)效益技術(shù)可行性多污染物聯(lián)合控制新要求開發(fā)新型催化劑參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)221 李俊華,?；竦? 燃煤煙氣脫硝協(xié)同除汞控制原理R2 趙毅,朱洪濤等. 燃煤電廠SCR煙氣脫硝技術(shù)的研究J. 電力環(huán)境保護(hù). 2009.23 胡永峰,白永峰. SCR法煙氣脫硝技術(shù)在火電廠的應(yīng)用J. 節(jié)能技術(shù). 2007.34 王芳群,杜云貴等. 國(guó)內(nèi)燃煤電廠煙氣脫硝發(fā)展現(xiàn)狀及建議J. 研究進(jìn)展. 20075 Yang H M, Pan W P. Transformation of mercury speciation through the SCR system in power plants J. Journal of Environmental Sciences, 2007,19(2): 181-184.6 He S, Zhou J, Zh