脫硝設(shè)備講解

脫硝設(shè)備講解第1頁，共23頁，2023年，2月20日，星期六

1.目前能源利用的現(xiàn)狀

國民經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，離不開能源的支持。無論過去、現(xiàn)在，還是將來的一段時間內(nèi)，能源的主角都是煤炭。在一次能源總消費中，煤炭占76％。煤產(chǎn)量的80％是直接用于燃燒，其中發(fā)電廠用煤量大于總產(chǎn)量的30％。

2.燃燒產(chǎn)生的NOx問題

煤炭作為能源在國民經(jīng)濟發(fā)展中做出了巨大的貢獻，但同時在其開發(fā)與利用過程中也帶來了一系列環(huán)境污染問題，危及生態(tài)平衡與人類的生存。煤燃燒時排放的NOx是大氣污染的元兇之一，該物質(zhì)達到一定濃度就會對人體健康構(gòu)成威脅和危害。氮氧化物與空氣中的水結(jié)合最終會轉(zhuǎn)化成硝酸和硝酸鹽，隨著降水和降塵從空氣中落到地面。硝酸是酸雨的原因之一；它與其它污染物在一定條件下能產(chǎn)生光化學(xué)煙霧污染。嚴重破壞了生態(tài)環(huán)境，并且嚴重危害人體呼吸系統(tǒng)。

一、為什么要裝設(shè)脫硝裝置？第2頁，共23頁，2023年，2月20日，星期六

一般意義上的NOx包括N2O、NO、NO2、N2O3、N2O4、N2O5等，但對大氣造成污染的主要是NO和NO2，我國氮氧化物的排放量中70%來自于煤炭的直接燃燒，電力工業(yè)又是我國的燃煤大戶，因此火力發(fā)電廠是NOx排放的主要來源之一。在煤的燃燒過程中,NOx的生成量和排放量與燃燒方式,特別是燃燒溫度和過量空氣系數(shù)等密切相關(guān),燃燒形成的NOx可分為燃料型、熱力型和快速型3種。其中快速型NOx生成量很少，可以忽略不計。熱力型NOx是指當爐膛溫度在1350℃以上時,空氣中的氮氣在高溫下被氧化生成NOx,當溫度足夠高時,熱力型NOx可達20%。過量空氣系數(shù)和煙氣停留時間對熱力型NOx的生成有很大影響。燃料型NOx指的是燃料中的有機氮化物在燃燒過程中生成的NOx,其生成量主要取決于空氣燃料的混合比。燃料型NOx約占NOx總生成量的75%～90%。過量空氣系數(shù)越高,NOx的生成和轉(zhuǎn)化率也越高。

快速型NOx主要是指燃料中碳氫化合物在燃料濃度較高的區(qū)域燃燒時所產(chǎn)生的烴,與燃燒空氣中的N2發(fā)生反應(yīng),形成的CN和HCN繼續(xù)氧化而生成的NOx。在燃煤鍋爐中,其生成量很小,一般在燃用不含氮的碳氫燃料時才予以考慮。對常規(guī)燃煤鍋爐而言，NOx主要通過燃料型生成途徑而產(chǎn)生。二、NOx是怎樣生成的？第3頁，共23頁，2023年，2月20日，星期六

1.兩個步驟

控制NOx排放的技術(shù)指標可分為一次措施和二次措施兩類，一次措施是通過各種技術(shù)手段降低燃燒過程中的NOx生成量，即低NOx燃燒技術(shù)；二次措施是將已經(jīng)生成的NOx通過技術(shù)手段從煙氣中脫除，即煙氣脫硝技術(shù)。

2.一次措施

（1）降低過量空氣系數(shù)和氧氣濃度，使煤粉在缺氧條件下燃燒；（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)的停留時間。

3.二次措施目前通行的煙氣脫硝工藝大致可分為干法、半干法和濕法3類。

三、去除NOx的方法？第4頁，共23頁，2023年，2月20日，星期六

1.各種方法介紹

干法包括選擇性非催化還原法(SNCR)、選擇性催化還原法(SCR)、電子束聯(lián)合脫硫脫硝法。半干法有活性炭聯(lián)合脫硫脫硝法;濕法有臭氧氧化吸收法等。就目前而言，干法脫硝占主流地位。其原因是：NOx與SO2相比，缺乏化學(xué)活性，難以被水溶液吸收；NOx經(jīng)還原后成為無毒的N2和O2，脫硝的副產(chǎn)品便于處理；NH3對煙氣中的NO可選擇性吸收，是良好的還原劑。濕法與干法相比，主要缺點是裝置復(fù)雜且龐大；排水要處理，內(nèi)襯材料腐蝕，副產(chǎn)品處理較難，電耗大（特別是臭氧法）。

2.我廠采用的脫硝方法我廠采用的脫硝方法是東鍋股份有限公司下屬環(huán)保工程分公司的產(chǎn)品。既是SCR干法脫硝，因此重點分析SCR脫硝的原理及其結(jié)構(gòu)。四、脫硝技術(shù)的分類第5頁，共23頁，2023年，2月20日，星期六

SCR既是英文--SelectiveCatalyticReduction，意思為選擇性催化還原法。其核心技術(shù)是用氨催化還原促使煙氣中NOx大幅度凈化的方法（通常在低NOx燃燒技術(shù)基礎(chǔ)上的后處理），以滿足日趨嚴格的NOx排放標準。因為采用低NOx燃燒技術(shù)可以達到一定的除NOx效果,但脫除率一般不超過60%。

SCR的原理是在特定催化劑作用下，用氨或其他還原劑選擇性地將NOx還原為N2和H2O,其脫除率高，被認為是最好的煙氣脫硝技術(shù)，但缺點是投資和操作費用大，也存在NH3的泄露。

1975年在日本Shimoneski電廠建立了第一個SCR系統(tǒng)的示范工程，現(xiàn)在在歐洲已有120多臺成功應(yīng)用經(jīng)驗，其NOx的脫除率可達到80-90%。

五、SCR脫硝技術(shù)的原理第6頁，共23頁，2023年，2月20日，星期六

SCR技術(shù)是還原劑（NH3、尿素）在催化劑作用下，選擇性的與NOx反應(yīng)生成N2和H2O，而不是被O2所氧化，故稱為“選擇性”，這個化學(xué)反應(yīng)對反應(yīng)溫度有一定要求，即在280～420℃范圍內(nèi)。其主要的反應(yīng)公式如下：

4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O4NH3+2NO2+O2→6N2+6H2O

脫硝反應(yīng)后的產(chǎn)物可以從上式中看出，具為N2和水，可以自然排放，不存在像脫硫處理的產(chǎn)物要進行專門的處理和存放。反應(yīng)原理如下圖所示:五、SCR脫硝技術(shù)的原理第7頁，共23頁，2023年，2月20日，星期六

SCR脫硝裝置主要由煙道系統(tǒng)、SCR反應(yīng)器、催化劑、吹灰器、稀釋空氣系統(tǒng)、氨噴射系統(tǒng)、氨氣供應(yīng)儲存系統(tǒng)等組成。其核心裝置是反應(yīng)器（催化劑即安裝于反應(yīng)器內(nèi)部），有水平和垂直氣流兩種不知方式。在燃煤鍋爐中，煙氣的含塵量很高，一般采用垂直氣流方式。

六、SCR脫硝技術(shù)的結(jié)構(gòu)第8頁，共23頁，2023年，2月20日，星期六脫硝處理的工藝流程如下：液氨由槽車運送到液氨儲罐，液氨儲槽輸出的液氨在蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)為氨氣，并將氨氣加熱到常溫后，送到氨氣緩沖罐備用。氨氣緩沖罐的氨氣經(jīng)調(diào)壓閥減壓后，通過噴氨格柵的噴嘴噴入煙氣中與煙氣混合，再經(jīng)靜態(tài)混合器充分混合后進入催化反應(yīng)器。當達到反應(yīng)溫度且與氨氣充分混合的煙氣流經(jīng)SCR反應(yīng)器的催化層時，氨氣與NOx發(fā)生催化氧化還原反應(yīng)，將NOx還原為無害的N2和H2O。

六、SCR脫硝技術(shù)的結(jié)構(gòu)第9頁，共23頁，2023年，2月20日，星期六

六、SCR脫硝技術(shù)的結(jié)構(gòu)第10頁，共23頁，2023年，2月20日，星期六

六、SCR脫硝技術(shù)的結(jié)構(gòu)

NH3與煙氣均勻混合后一起通過一個填充了催化劑(如V2O5-TiO2)的反應(yīng)器，NOx與NH3在其中發(fā)生還原反應(yīng)，生成N2和H2O。反應(yīng)器中的催化劑分上下多層(一般為3—4層)有序放置。第11頁，共23頁，2023年，2月20日，星期六

六、SCR脫硝技術(shù)的結(jié)構(gòu)SCR反應(yīng)器的內(nèi)部實物圖第12頁，共23頁，2023年，2月20日，星期六

七、SCR脫硝設(shè)備部件介紹1.SCR反應(yīng)器SCR反應(yīng)器截面成矩形，殼體由起到加強作用的型鋼和鋼板組成，反應(yīng)器的載荷通過它的兩側(cè)承重墻均勻的分布，向下傳遞，利用反應(yīng)器底部的彈性支座傳遞到SCR鋼構(gòu)架的支撐梁上。SCR反應(yīng)器外壁一側(cè)在每一層催化劑處均設(shè)有檢修門，用于將催化劑模塊裝入催化劑層或更換催化劑模塊。每個催化劑層設(shè)有人孔，在機組停運時允許進入檢查或檢測催化劑模塊。煙氣水平地進入反應(yīng)器的頂部并且在轉(zhuǎn)向后垂直向下通過反應(yīng)器，反應(yīng)器進口罩連接SCR入口煙道和反應(yīng)器本體之間，使進入的煙氣更均勻的分布。作為反應(yīng)器的一部分，格狀整流器安裝于進口罩和反應(yīng)器本體之間。第13頁，共23頁，2023年，2月20日，星期六

七、SCR脫硝設(shè)備部件介紹第14頁，共23頁，2023年，2月20日，星期六

七、SCR脫硝設(shè)備部件介紹反應(yīng)器框架第15頁，共23頁，2023年，2月20日，星期六

七、SCR脫硝設(shè)備部件介紹為了減少煙氣中的含灰量，保證催化劑的活性，在省煤器煙道出口與SCR反應(yīng)器煙道進口之間布置有6個灰斗，灰斗上方的煙道采用擴容式設(shè)計。第16頁，共23頁，2023年，2月20日，星期六

七、SCR脫硝設(shè)備部件介紹2.耙式吹灰器SCR反應(yīng)器每層催化劑上方裝有耙式吹灰器，采用過熱蒸汽吹灰，吹掃催化劑上的積灰。初裝時不安裝備用層吹灰器(最上層），但備用層在反應(yīng)器本體上預(yù)留有該層吹灰器的安裝接口，方便用戶增加備用層催化劑時安裝吹灰器。反應(yīng)器中每層催化劑裝備三臺戴蒙德電力機械（湖北）有限公司的耙式吹灰器。

第17頁，共23頁，2023年，2月20日，星期六

七、SCR脫硝設(shè)備部件介紹3.催化劑催化劑是SCR技術(shù)的核心，其形狀一般為板式或蜂窩式。

我公司脫硝裝置的催化劑采用蜂窩式催化劑，主要成分為TiO2和V2O3，少量的WO3.設(shè)計采用DBC（東方鍋爐廠）與德國KWH公司的合資企業(yè)---東方凱特瑞催化劑有限公司（DKC）生產(chǎn)的蜂窩式催化劑。催化劑層按2+1層設(shè)計，即兩層催化劑設(shè)計層加一層催化劑預(yù)留層。反應(yīng)器第一次運行時只填裝兩層催化劑，當運行至催化劑的活性降低到低于設(shè)計值時再填裝預(yù)留層。脫硝反應(yīng)所需的催化劑按模塊化進行設(shè)計和供貨。在制造廠內(nèi)將催化劑單體安裝在金屬框架內(nèi)，每一個催化劑單體和催化劑模塊都具有標識符號。

SCR裝置的運行成本在很大程度上取決于催化劑的壽命。其使用壽命又取決于催化劑活性的衰減速度。

第18頁，共23頁，2023年，2月20日，星期六

七、SCR脫硝設(shè)備部件介紹3.1催化劑模塊主要技術(shù)數(shù)據(jù)

第19頁，共23頁，2023年，2月20日，星期六

七、SCR脫硝設(shè)備部件介紹3.2處理催化劑注意事項第20頁，共23頁，2023年，2月20日，星期六

七、SCR脫硝設(shè)備部件介紹3.3催化劑存放的注意事項催化劑模塊應(yīng)放在集裝箱或木箱中儲存，催化劑單體應(yīng)平放。催化劑模塊的堆放層數(shù)不能超過三層，并且地面必須鋪墊方木網(wǎng)格，用來支撐催化劑模塊。避免催化劑模塊的機械損傷。催化劑一般存放在干燥處。3.4催化劑的安裝注意事項建議從上到下安裝，否則最下層催化劑用防水的油布或鋼板來保護。催化劑安裝完畢后，反應(yīng)器、煙氣通道和催化劑層必須保證清潔，以防催化劑污染和堵塞。建議在調(diào)試實驗前安裝催化劑模塊，安裝后盡早初次運行反應(yīng)器，也就是說，試運行前的時間越短越好。第21頁，共23頁，2023年，2月20日，星期六

八、氨氣的危害1.氨是敏感性氣體，很低的濃度即可被察覺。通常5—10ppm即可聞到臭氣。2.即使很少量的氨，一進入眼睛，就會因刺激而流淚。一接觸傷口，就