脫硝技術培訓

1火電廠脫硝技術培訓

（大唐科技產業(yè)集團有限公司）2015.09陳海杰2目錄一、火力發(fā)電廠煙氣脫硝技術概述二、脫硝技術介紹

2.1煙氣脫硝技術的分類2.2脫硝技術一般比較三、SCR法技術特點3.1SCR脫硝原理3.2選擇性催化還原法SCR工藝流程(液氨)3.3選擇性催化還原法SCR工藝流程(尿素)3.4SCR工藝系統(tǒng)－煙道部分3.5SCR工藝系統(tǒng)－反應器和催化劑3.6SCR工藝系統(tǒng)－吹灰器3.7SCR脫硝技術主要影響因素3.8催化劑的選擇3.9還原劑的選擇3.10選擇性催化還原法（SCR）常規(guī)布置方式四、SNCR法技術特點五、還原法脫硝技術比較六、機組加裝SCR煙氣脫硝系統(tǒng)對機組影響

3一、火力發(fā)電廠煙氣脫硝技術概述

氮氧化物的危害性表現(xiàn)在：對人體健康的直接危害參與形成區(qū)域細粒子污染和灰霾的重要原因，使大氣能見度降低使酸雨污染由硫酸型向硫酸和硝酸復合型轉變NOx排放的增長加劇了區(qū)域酸雨的惡化趨勢，同時其跨國界的“長距離輸送”，增加了我國NOx排放的國際壓力1、NOx的危害

42、NOx在電站鍋爐的生成過程氮氧化物是化石燃料與空氣在高溫燃燒時產生的，NOx包括NO、NO2、N2O、N2O3、N2O4、N2O5等。按燃燒過程中NOx的生成機理，NOx可分成：－熱力型NOx

－燃料型NOx

－快速型(瞬時反應型)NOxNO約占90－95％NO2、NxOy約占5-10％5燃料燃燒時，空氣中的氮在高溫下發(fā)生氧化反應。隨著反應溫度的升高，其反應速率按指數(shù)規(guī)律增加。當<1000℃時,NO的生成量很少,而當>1400℃時,每增加100℃,反應速率增大6~7倍。

熱力型NOx6

燃料型NOx由燃料中含氮有機物在燃燒中氧化而成。在600～800℃時就會生成燃料型NOx，在生成燃料型NOx過程中，首先是含有氮有機化合物熱裂解產生N、CN、HCN等中間產物基團，然后再氧化成NOx，它在煤粉燃燒NOx產物中占60～80％。7

快速型(瞬時反應型)NOx快速型NOx是1971年通過實驗發(fā)現(xiàn)的。在碳氫化合物燃料濃度大的反應區(qū)附近會快速生成NOx。由于燃料揮發(fā)物中碳氫化合物高溫分解生成的CH自由基可以和空氣中氮氣反應生成HCN和N，再進一步與氧氣作用以極快的速度生成NOx，其形成時間只需要60ms，所生成的量與爐膛壓力0.5次方成正比,與溫度的關系不大。這種反應主要發(fā)生在內燃機的燃燒過程中；對燃煤鍋爐，其生成量很小。8燃燒過程中三種生成機理對NOx量的貢獻示意圖9二、脫硝技術介紹控制NOx排放的技術指標可分為：

降低燃燒過程中NOx生成量將已經(jīng)生成的NOx從煙氣中脫除火力發(fā)電鍋爐及燃氣輪機組氮氧化物（以二氧化氮計）排放濃度單位：mg/Nm3102.1、脫硝技術的分類燃燒過程中的NOx脫除低氮燃燒技術、循環(huán)流化床潔凈燃燒技術（CFBC）

煙氣脫硝技術選擇性催化還原技術（SCR）、選擇性非催化還原技術（SNCR）SNCR-SCR聯(lián)合技術11在燃燒過程中脫除

控制燃燒條件,從而控制NOx的生成－控制燃燒溫度，控制燃料和空氣的混合速度與時機。采用該原理的主要技術包括低氮燃燒器、OFA分級送風等。在燃燒后脫除

4NO+4NH3+O2-->4N2+6H2O6NO2+8NH3+O2-->7N2+12H2O采用以上原理產生并應用較多的有選擇性催化還原技術(SCR)、選擇性非催化還原技術(SNCR)、SNCR-SCR聯(lián)合技術等。

條件1:溫度900～1100℃;條件2:使用催化劑，溫度300～400℃.122.2.脫硝技術一般比較所采用的技術脫硝效率%工程造價運行費用低氮燃燒技術25-40較低低SNCR技術25-40低中等LNB+SNCR技術40-70中等中等SCR技術80-90高中等SNCR/SCR混合技術40-80中等中等13三、SCR法技術特點在眾多的脫硝技術中，選擇性催化還原法（SCR）是脫硝效率最高，最為成熟的脫硝技術。SCR技術：還原劑（NH3）在催化劑的作用下，將煙氣中NOx還原為氮氣和水?！斑x擇性”指氨有選擇地將NOx進行還原的反應。1975年在日本Shimoneski電廠建立了第一個SCR系統(tǒng)的示范工程，其后SCR技術在日本、歐洲和美國得到了廣泛應用。143.1SCR脫硝原理4NH3+4NO＋O2→4N2+6H2O4NH3+2NO2＋O2→6N2+6H2O還原劑（NH3）在催化劑作用下，選擇性地與NOx反應生成N2和H2O，SCR系統(tǒng)包括催化劑、反應器、還原劑制備系統(tǒng)、氨噴射系統(tǒng)及相關的測試控制系統(tǒng)(a)垂直氣流b)水平氣流SO2+1/2O2NH3+SO3+H2OSO3NH4HSO4基本反應方程式副作用方程式2.2.1系統(tǒng)主要組成:SCR反應器及催化劑煙道系統(tǒng)氨儲存供應系統(tǒng)氨噴射及混合系統(tǒng)(AIG)

控制系統(tǒng)電氣部分演示3.2選擇性催化還原法SCR工藝流程(液氨)3.2.2工藝流程圖16－卸料壓縮機－儲氨罐－氨蒸發(fā)槽－氨氣緩沖罐－氨稀釋槽－廢水池－管道及閥門等附件3.2.3氨制備系統(tǒng)主要設備組成

3.3選擇性催化還原法SCR工藝流程(尿素)1.3.1系統(tǒng)主要組成:SCR反應器及催化劑煙道系統(tǒng)尿素制氨系統(tǒng)氨噴射系統(tǒng)(AIG)

控制系統(tǒng)電氣部分3.3.2尿素制氨系統(tǒng)流程圖193.3.3氨至反應器系統(tǒng)流程圖203.3.4尿素制氨系統(tǒng)的主要設備－·尿素給料設備－·尿素溶解罐－·混合泵－·尿素溶液儲罐－·高流量循環(huán)泵－·計量給料模塊－·尿素熱解爐－·管道及閥門等附件3.4.SCR工藝系統(tǒng)－煙道部分

煙道的組成反應器入口煙道；反應器出口煙道；省煤器旁路煙道；反應器旁路煙道。

煙道布置和作用煙道布置要簡潔、流場通順；有利于氨與煙氣的自然混合；煙氣阻力降??；煙道內布置混合器、導流板等。3.5.SCR工藝系統(tǒng)－反應器和催化劑

承載催化劑預留加裝備用層催化劑的空間-保證煙氣均勻分布密封裝置吹灰器煙氣進口氨的噴入煙氣出口催化劑層24催化劑表面的積灰3.6SCR工藝系統(tǒng)－吹灰器25蒸汽吹灰器－耙式吹灰器26聲波吹灰器27項目聲波吹灰器蒸汽吹灰器吹灰器本體進口產品價格高中等管道和附件需要安裝直徑為50mm的壓縮空氣管。聲波吹灰器很輕便，可以通過安裝法蘭很輕易地安裝在SCR上，并僅僅伸出設備0.7m。需要直徑較大的帶保溫層的高壓蒸汽管道，SCR反應器外有很多管道備件需要安裝，它伸出反應器外較長。運行成本10分鐘吹10秒鐘的頻率。每次

0.368立方米/聲波吹灰器每天吹1次的頻率維護成本聲波吹灰器結構簡單，維護方便。鈦合金膜片是唯一一個活動部件，通常壽命為5年。每使用1－2年，蒸汽吹灰器的一些部件需要更換。環(huán)境影響噪音較大，在反應器外部的吹灰器發(fā)聲部分必須做隔音處理，經(jīng)過處理后的噪音水平可以降低到75dB以下。工作噪音較小蒸汽吹灰器和聲波吹灰器比較283.7SCR脫硝技術主要影響因素

主要影響因素：煙氣溫度、煙氣流速、氧氣濃度、SO3濃度、水蒸汽濃度、鈍化影響和氨逃逸等

煙氣溫度控制在300～420℃；氧濃度一般控制在2%～3％；

SO2氧化率<1%NH3

逃逸<3ppm293.8催化劑的選擇

催化劑是量身定作的,根據(jù)煙氣參數(shù),選擇合適的配方及尺寸。30波紋板式板式蜂窩式1、脫硝催化劑的種類與應用31催化劑的組成:

大多以TiO2為載體，以V2O5或V2O5-WO3或V2O5–MoO3

為活性成分

催化劑特性：

具有將NOx、NH3轉換成N2、H2O的能力

SO2/SO3轉化率低

最佳反應溫度為315～370℃催化劑組成成分32催化劑結構數(shù)據(jù)催化劑體積130100base815645適于燃煤機組含塵煙氣干凈煙氣節(jié)距10mm3437mm4456mm5474mm7983mm1000AP（m2/m3）33催化劑模塊制造廠催化劑型式產品規(guī)格mm日立板式948x1881xHArgillon板式954x1882xHCometech蜂窩式960x1910xH東方凱特瑞蜂窩式970x1930xH

便于安裝縮短催化劑從反應器內搬出的時間34催化劑性能比較性能參數(shù)板式蜂窩式波紋板式基材不銹鋼金屬板整體擠壓玻璃纖維板氧化率中高中壓力損失低高中抗腐蝕性好一般一般抗堵塞性好中中35SCR系統(tǒng)設計條件（煙氣流量、溫度、成分；效率；SO2氧化率；NH3逃逸）脫硝布置方式中毒分析壽命要求活性喪失配方催化劑參數(shù)催化劑活性催化劑比表面積催化劑體積脫硝率氨逃逸率堵塞分析流場分布偏差2、催化劑選型流程363.9還原劑的選擇

尿素法是先將尿素固體顆粒在容器中完全溶解，然后將溶液泵送到水解槽中，通過熱交換器將溶液加熱至反應溫度后與水反應生成氨氣；(安全性好)氨水法，是將25％的含氨水溶液通過加熱裝置使其蒸發(fā)，形成氨氣和水蒸汽；純氨法是將液氨在蒸發(fā)器中加熱成氨氣，然后與稀釋風機的空氣混合成氨氣體積含量為5％的混合氣體后送入煙氣系統(tǒng)。

37項目液氨氨水尿素反應劑費用便宜較貴最貴運輸費用便宜貴便宜安全性有毒有害無害存儲條件高壓常壓常壓，干態(tài)儲存方式液態(tài)液態(tài)微粒狀初投資費用便宜貴貴運行費用便宜貴需要高熱量蒸發(fā)蒸餾水和氨貴需要高熱量水解尿素和蒸發(fā)氨設備安全要求有法律規(guī)定需要基本上不需要表2.不同還原劑比較38a)高含灰布置方案3.10選擇性催化還原法（SCR）常規(guī)布置方式b)低含灰/尾部布置方案煙氣噴入：氨尿素燃燒器二次風900℃－1100℃區(qū)域四、選擇性非催化還原法(SNCR)技術特點SNCR原理是在爐內噴射氨、尿素等化學還原劑使之與煙氣中的NOx反應，將其轉化成氮(N2)及水(H2O)。

有效反應溫度范圍900℃～1100℃之間。由于SNCR反應的溫度范圍較窄，鍋爐變負荷時脫硝效率降低。

SNCR脫硝效率對大型燃煤機組在

25－40%；無副產品反應式：4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O4NH3+5O2→4NO+6H2O4NH3+3O2→2N2+6H2O40五、煙氣脫硝技術比較內容SCRSNCRSNCR/SCR混合型還原劑NH3或尿素尿素或NH3尿素或NH3反應溫度320~400℃850~1250℃前段:850~1250℃，后段:320~400℃催化劑成份主要為TiO2,V2O5,WO3

不使用催化劑后段加裝少量催化劑(成份同前)脫硝效率70%~90%大型機組25%~40%，小型機組配合LNB、OFA技術可達80%40%~90%反應劑噴射位置多選擇于省煤器與SCR反應器間煙道內通常爐膛內噴射綜合SCR和SNCRSO2/SO3氧化會導致SO2/SO3氧化不導致SO2/SO3氧化SO2/SO3氧化較SCR低NH3

逃逸<3ppm5~10ppm<3ppm對空氣預熱器影響催化劑中的V、Mn、Fe等多種金屬會對SO2的氧化起催化作用，SO2/SO3氧化率較高，而NH3與SO3易形成NH4HSO4造成堵塞或腐蝕不會因催化劑導致SO2/SO3的氧化，造成堵塞或腐蝕的機會為三者最低SO2/SO3氧化率較SCR低，造成堵塞或腐蝕的機會較SCR低41系統(tǒng)壓力損失催化劑會造成較大的壓力損失沒有壓力損失催化劑用量較SCR小，產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受爐膛內煙氣流速、溫度分布及NOx分布的影響受爐膛內煙氣流速、溫度分布及NOx分布的影響占地空間大（需增加大型催化劑反應器和供氨或尿素系統(tǒng)）小(鍋爐無需增加催化劑反應器)較小(需增加一小型催化劑反應器.)內容SCRSNCRSNCR/SCR混合型42

對空氣預熱器的影響對引風機和煙道的影響對鍋爐性能與安全性的影響對鍋爐尾部布置的影響六、機組加裝SCR煙氣脫硝系統(tǒng)對機組影響43煙氣中部分SO2轉化成SO3煙氣中SO3的增加，引起酸腐蝕和酸沉積堵灰程度增加SO3與逃逸的氨反應產生硫酸氫氨和硫酸氨NH3+SO3+H2ONH4HSO4/(NH4)2SO4

NH4HSO4

沉積溫度150～230℃，粘度較大，加劇對空氣預熱器換熱元件的堵塞和腐蝕空氣預熱器煙/風壓差增加，空氣預熱器漏風有所增加對空氣預熱器的影響44換熱元件選用便于清灰的板型空氣預熱器由高、中、低溫段改為高、低溫兩段，取消中溫段，避免中、低段之間NH4HSO4沉積。在空預器冷段采用鍍搪瓷元件采用多介質吹灰器，加強吹灰頻率嚴格控制氨的逃逸率保證較低的SO2/SO3的轉化率（<1%）空預器改造方案及控制措施45

對引風機和煙道的影響

1.對引風機影響

SCR阻力＋煙道阻力＋空氣預熱器增加阻力≈1400Pa；

NH3和稀釋風的加入、空預器漏風，使引風機流量有所增加，引風機的電耗增大。2.對煙道影響省煤器出口至SCR入口范圍，煙道壓力與原設計相同，和爐膛承受壓力基本一致，對煙道強度計算沒有影響；

SCR出口至空氣預熱器入口范圍，煙道壓力與省煤器出口相比，增加SCR阻力損失和部分煙道阻力損失，煙道設計壓力應提高，對煙道強度計算有影響，加強筋須加強；在空預器出口煙道，煙道設計壓力除考慮SCR和煙道阻力的影響，還要考慮預熱器本身阻力增加的影響，煙道外形尺寸不變，煙道強度須重新計算并增強加強筋。

由于調速靜調風機綜合了靜調風機可靠高、耐磨性好、壽命長、運行維護方便的優(yōu)勢，和無可比擬的高效率節(jié)能優(yōu)勢，受到了大量用戶的青睞。在裝設調速裝置前，建議與生產廠家進行必要溝通：1.充分了解現(xiàn)有風機的運行狀況，及風機改造后的系統(tǒng)阻力特性，確認風機與系統(tǒng)是否匹配，了解系統(tǒng)阻力特性曲線或其延長線是否通過風機高效區(qū)，確保調速節(jié)能效果；2.針對性校核現(xiàn)有風機的零部件，必要時進行局部改造，確保風機機械性能滿足調速運行狀態(tài)的特殊要求。風機改造前期準備由于用戶系統(tǒng)管道設和系統(tǒng)設備阻力特性的差異，導致現(xiàn)有引風機的運行狀況千差萬別。所以，改造前需由于用戶系統(tǒng)管道設計和系統(tǒng)設備阻力特性的差異，導致現(xiàn)有引風機的運行狀況千差萬別。所以，改造前需要掌握如下情況：1.現(xiàn)有風機設計狀況；2.現(xiàn)有風機實際運行狀況，收集典型工況下系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)（見表1）；3.風機專業(yè)性能試驗數(shù)據(jù)；4.根據(jù)系統(tǒng)管道、設備、煤種等變化需求，確定目標參數(shù)。風機改造的幾種方案脫硝改造，同時合并脫硫增壓風機：

（1）對于300MW