煙氣脫硝技術(shù)-選擇性催化還原法(SCR)技術(shù)

煙氣脫硝技術(shù)-選擇性催化還原法（SCR）技術(shù)研討

2012.2.12煙氣脫硝技術(shù)-選擇性催化還原法(SCR)技術(shù)1、概述2、NOx形成的機理和NOx生成的控制3、NOx脫除技術(shù)選擇4、脫銷工程涉及的主要設(shè)備及系統(tǒng)5、SCR煙氣流動模擬設(shè)計6、SCR內(nèi)部結(jié)構(gòu)7、還原劑的運輸方式及接卸設(shè)施8、SCR典型工期9、投資估算及財務(wù)分析10、其它注意事項目錄

煙氣脫硝技術(shù)-選擇性催化還原法(SCR)技術(shù)NOx的危害低空臭氧的產(chǎn)生光化學(xué)煙霧的形成酸雨各種潛在的致癌物質(zhì)光化學(xué)煙霧中對植物有害的成分主要為臭氧和氮氧化合物：臭氧濃度超過0.1ppm時便對植物產(chǎn)生危害。NO2濃度達1ppm時，某些植物便會受害。1、概述不同濃度的NO2對人體健康的影響煙氣脫硝技術(shù)-選擇性催化還原法(SCR)技術(shù)環(huán)境中NOX

來源氮氧化物是化石燃料與空氣在高溫燃燒時產(chǎn)生的，包括一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)和氧化二氮(N2O),還有NxOy。在氮氧化物中，NO占有90%以上，二氧化氮占5%-10%。隨著反應(yīng)溫度T的升高，其反應(yīng)速率按指數(shù)規(guī)律增加。當(dāng)T<1500oC時,NO的生成量很少,而當(dāng)T>1500oC時,T每增加100oC,反應(yīng)速率增大6-7倍?；痣姀S污染物排放標準(GB13223-2003)2004年以后的新項目必須預(yù)留煙氣脫除氮氧化物裝置空間鍋爐NOx最高容許排放濃度（燃煤）：

煤質(zhì)NOx最高容許排放濃度（mg/Nm3)Vdaf>20%45010%≤Vdaf≤20%650Vdaf<10%1100火電廠大氣污染物排放標準(GB13223-2011)2014年7月1日起，現(xiàn)有火力發(fā)電鍋爐及燃機；2012年以后的新項目燃煤鍋爐氮氧化物（以NO2計）排放限值（mg/Nm3)：100采用W型鍋爐，現(xiàn)有循環(huán)流化床鍋爐，以及2003年

12月31日前建成投產(chǎn)或通過環(huán)評審批的電廠鍋爐氮氧化物（以NO2計）排放限值（mg/NM3)：200油料燃機氮氧化物（以NO2計）排放限值（mg/Nm3)：120天燃氣燃機氮氧化物（以NO2計）排放限值（mg/Nm3)：50

火電廠大氣污染物排放標準煙氣脫硝技術(shù)-選擇性催化還原法(SCR)技術(shù)SCR設(shè)備容量在德國的發(fā)展情況19801982198419861988199019921994199619982003安裝脫硫設(shè)備容量：45000MW安裝SCR脫硝設(shè)備容量：30000MW

聯(lián)邦污染物防治法第13條例排放標準(CO,NOx,SOx,HCI,HF,粉塵）環(huán)境部長會議確定控制NOx聯(lián)邦污染物防治法第17條例排放標準(CH,HCI,HF,SOx,NOx,重金屬,PCDD/F,粉塵)垃圾焚燒電站7煙氣脫硝技術(shù)-選擇性催化還原法(SCR)技術(shù)德國安裝SCR脫硝設(shè)備容量發(fā)展情況30000250002000015000100005000安裝SCR脫硝設(shè)備容量MWelbituminouscoaloillignite來源：德電聯(lián)煙煤油褐煤8煙氣脫硝技術(shù)-選擇性催化還原法(SCR)技術(shù)德國NOx排放情況Miot煙氣脫硝技術(shù)-選擇性催化還原法(SCR)技術(shù)A.熱力型NOX主要反應(yīng)

N2+O→NO+NN+O2→NO+ON+OH→NO+H無煙煤燃燒中，一般一半以上的NOx為熱力型相關(guān)因素

高溫環(huán)境燃料與空氣的充分混合2、NOx形成的機理和NOx生成的控制NOX形成機理煙氣脫硝技術(shù)-選擇性催化還原法(SCR)技術(shù)熱力型NOx的生成濃度與溫度的關(guān)系煙氣脫硝技術(shù)-選擇性催化還原法(SCR)技術(shù)B.燃料型NOX燃料中的有機氮化合物在燃燒過程中氧化生成的氮氧化物在煤粉燃燒中，約80％的NOx為燃料型相關(guān)因素與燃料和空氣的混合程度密切相關(guān)與燃燒區(qū)域的溫度關(guān)系不大C.快速型NOX在燃燒的早期生成形成過程氮和燃料中的碳氫化合物反應(yīng)N2＋CH化合物＝＝》HCN化合物HCN化合物氧化生成NOHCN化合物＋O2＝＝》NO對于燃煤鍋爐，快速型NOx所占份額一般低于5％。煤的燃燒方式對排放的影響NO的生成及破壞與以下因素有關(guān)：(a).煤種特性，如煤的含氮量，揮發(fā)份含量，燃料比FC/V以及V-H/V-N等。(b).燃燒溫度。(c).爐膛內(nèi)反應(yīng)區(qū)煙氣的氣氛，即煙氣內(nèi)氧氣，氮氣，NO和CHi的含量。(d).燃料及燃燒產(chǎn)物在火焰高溫區(qū)和爐膛內(nèi)的停留時間。NOX生成的控制控制原理

降低燃燒溫度控制燃料和空氣的混合速度與時機主要控制手段燃燒器設(shè)計參數(shù)（風(fēng)速、旋流強度等）優(yōu)化煤粉濃縮技術(shù)OFA分級送風(fēng)技術(shù)注意事項鍋爐的燃燒效率煤粉的著火和穩(wěn)燃煙氣脫硝技術(shù)-選擇性催化還原法(SCR)技術(shù)不同燃煤設(shè)備所生成的NOx的原始排放值及為達到環(huán)境保護標準所需的NOx降低率舉例：固態(tài)除渣煤粉爐，當(dāng)要求NOx排放值為650mg/m3時，所需的NOx降低率為36％。煙氣脫硝技術(shù)-選擇性催化還原法(SCR)技術(shù)SNCRSCR在空氣預(yù)熱器前高灰段布置鍋爐空預(yù)器ESPSCRinairheater燃燒估算FGDVVVVGGHSCR在低塵段布置同時脫硫脫硝工藝GGHSCR尾部布置活性炭SOx/NOx吸附工藝VVVVVV省煤器3、NOx脫除技術(shù)選擇16煙氣脫硝技術(shù)-選擇性催化還原法(SCR)技術(shù)煙氣脫硝方案選擇煙氣脫硝工藝選擇：目前發(fā)達國家應(yīng)用較為成熟的煙氣脫硝技術(shù)有選擇性催化還原法(SCR)、選擇性非催化還原法(SNCR)、電子束法以及熾熱碳還原等。其中選擇性催化還原法(SCR)、選擇性非催化還原法(SNCR)在大型電站中應(yīng)用較多。SNCR的優(yōu)點是初投資費用低，缺點是脫硝效率較低、對電站鍋爐控制要求高、氨的逃逸率較大。SCR煙氣脫硝具有脫除效率高、氨的逃逸率小(≤3ppm)、運行可靠、便于維護等優(yōu)點。目前，我國、歐美和日本等國家火電廠的煙氣脫硝裝置采用SCR技術(shù)大約占到95％。煙氣脫硝技術(shù)-選擇性催化還原法(SCR)技術(shù)SCR脫硝系統(tǒng)選擇(44套SCR系統(tǒng),其中38套高灰段布置,6套低灰段布置）高灰段低灰段0510152025布置位m3(x1000)2.2%97.8%蜂窩狀平板狀051015催化劑類型47.6%52.4%安裝催化劑體積總量:18,714m3m3(x1000)18煙氣脫硝技術(shù)-選擇性催化還原法(SCR)技術(shù)A.選擇性非催化還原法(SNCR)主要反應(yīng)氨4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O尿素2NO+(NH2)2CO+1/2O2→2N2+2H2O+CO2反應(yīng)溫度:

760~1090C

最佳反應(yīng)溫度：870~1090C脫硝效率對于城市固體垃圾爐轉(zhuǎn)化效率在30~50%之間，大型電站鍋爐的轉(zhuǎn)化效率控制在20~40%之間。煙氣脫硝技術(shù)-選擇性催化還原法(SCR)技術(shù)B.選擇性催化還原法(SCR)主要反應(yīng)

4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O 2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O反應(yīng)溫度

230～450C一般應(yīng)用溫度：300～400C℃轉(zhuǎn)化效率在70~90%之間。煙氣脫硝技術(shù)-選擇性催化還原法(SCR)技術(shù)SCR還原劑的比選SCR可用的還原劑一般有三種：氨水、液氨以及尿素。三種脫硝原料在市場上可以很方便的直接購買，其供應(yīng)市場是充足的。在日本和中國臺灣均采用液氨法，在歐洲根據(jù)不同地區(qū)三種方案均有應(yīng)用。由于液氨與尿素方案互有利弊，還原劑選用液氨(無水氨)或尿素都是可行的。煙氣脫硝技術(shù)-選擇性催化還原法(SCR)技術(shù)脫硝效率的確定

根據(jù)工程煤質(zhì)特點和燃燒煙氣中NOx濃度，確定工程脫硝效率，采用2～3層+預(yù)留1層的催化劑方案。旁路系統(tǒng)根據(jù)《火電廠煙氣脫硝工程技術(shù)規(guī)范選擇性催化還原法》（HJ562-2010）中6.1.2的規(guī)定：“脫硝系統(tǒng)不得設(shè)置反應(yīng)器旁路”，因此不設(shè)置SCR煙道旁路裝置。煙氣溫度對催化劑的影響由于一般SCR催化劑能適應(yīng)的運行溫度在310～400℃。鍋爐運行負荷范圍內(nèi)，一般省煤器出口煙氣溫度可以滿足催化劑的正常運行要求。煙氣脫硝技術(shù)-選擇性催化還原法(SCR)技術(shù)選擇性催化還原法特點原則在催化劑作用下，氨做為還原劑選擇性地和煙氣中的NOx

反應(yīng)生成N2+H2O最有效的NOx脫除技術(shù)催化劑型式板式或者蜂窩式TiO2為載體，V2O5做為主要活性物質(zhì)，輔以WO3等增加活性，抗燒結(jié)，減低SO2的轉(zhuǎn)化率脫硝效率70-90%燃料煤，天然氣，石油，木材，城市垃圾等煙氣脫硝技術(shù)-選擇性催化還原法(SCR)技術(shù)脫硝工藝系統(tǒng)圖（液氨方案）煙氣脫硝技術(shù)-選擇性催化還原法(SCR)技術(shù)尿素脫硝工藝原則性系統(tǒng)圖煙氣脫硝技術(shù)-選擇性催化還原法(SCR)技術(shù)鍋爐整體布置催化劑氨的噴射柵格煙氣入口煙氣出口閥門控制站氨的稀釋風(fēng)機空氣加熱器加熱器和分機控制面板氨的蒸發(fā)和控制單元氨的存儲系統(tǒng)NH3煙氣脫硝技術(shù)-選擇性催化還原法(SCR)技術(shù)SCR反應(yīng)器和旁路煙道典型的SCR系統(tǒng)煙氣脫硝技術(shù)-選擇性催化還原法(SCR)技術(shù)SCR反應(yīng)器和旁路煙道典型的SCR系統(tǒng)煙氣脫硝技術(shù)-選擇性催化還原法(SCR)技術(shù)

煤質(zhì)、鍋爐、電除塵器、煙風(fēng)系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)、電廠水源、水文氣象、場地穩(wěn)定性評價、巖土工程及地震。6kV電源：引風(fēng)機電負荷容量變化，當(dāng)采用尿素作為還原劑時，增加尿素解熱爐電加熱器，需核算高廠變、開關(guān)柜及電纜等引接方案是否滿足要求。380V電源：新增380V負荷主要包括脫硝劑制備系統(tǒng)、SCR反應(yīng)器系統(tǒng)及引風(fēng)機系統(tǒng)，根椐負荷分布情況，分別在各負荷中心設(shè)置MCC，即新增加氨區(qū)MCC、脫硝MCC,及引風(fēng)機MCC。熱工自動化：煙氣脫硝控制系統(tǒng)采用機組公用硬件系統(tǒng)。包括DCS、火災(zāi)報警和消防控制系統(tǒng)及工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)等。涉及到部分建筑結(jié)構(gòu)、消防、上下水、暖通工程。4、脫銷工程涉及的主要設(shè)備及系統(tǒng)煙氣脫硝技術(shù)-選擇性催化還原法(SCR)技術(shù)空預(yù)器選擇的影響SCR脫硝運行時，部分NH3和煙氣中SO3和H2O形成的硫酸氫銨(NH4HSO4)，在150～230℃時，會對空氣預(yù)熱器中溫段和低溫段形成強腐蝕。硫酸氫銨具有很強的粘結(jié)性，粘在傳熱元件表面會吸附大量飛灰，造成堵灰。同時，煙氣中部分SO2被SCR催化劑轉(zhuǎn)化為SO3，加劇了空氣預(yù)熱器冷端腐蝕和堵塞。鍋爐安裝脫硝設(shè)備后需要對預(yù)熱器及吹灰器系統(tǒng)采取相應(yīng)的配套措施。換熱元件采用吹灰通透性高的波形替代，為防止空氣預(yù)熱器腐蝕，合并冷段和中溫段，冷段層采用搪瓷表面的傳熱元件，此傳熱元件表面光潔，易于清洗，耐磨損、耐腐蝕，使用壽命可以達到50000h?？紤]長期運行清洗和冷端加高的需要，吹灰器改為雙介質(zhì)（蒸汽+高壓水）吹灰器，并配備高壓水泵系統(tǒng)。運行時吹灰介質(zhì)為蒸汽，停機時采用高壓水清洗。引風(fēng)機選擇的影響考慮不同型式的電除塵器，針對不同形式的引風(fēng)機選擇，引風(fēng)機與增壓風(fēng)機是否合以及采用電動還是小汽輪機驅(qū)動，需進行全面的技術(shù)經(jīng)濟比較，根據(jù)比較結(jié)果給出引風(fēng)機選型推薦意見。煙氣脫硝技術(shù)-選擇性催化還原法(SCR)技術(shù)煙氣脫硝技術(shù)-選擇性催化還原法(SCR)技術(shù)煙氣脫硝技術(shù)-選擇性催化還原法(SCR)技術(shù)5、SCR煙氣流動模擬設(shè)計 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110Speed,ft/sSideViewEnlargementPlanView煙氣脫硝技術(shù)-選擇性催化還原法(SCR)技術(shù)按1:15比例制作的SCR脫硝設(shè)備流場模型35煙氣脫硝技術(shù)-選擇性催化還原法(SCR)技術(shù)SCR脫硝設(shè)備流場建模試驗

第一層催化劑的模擬試驗優(yōu)化前優(yōu)化后36煙氣脫硝技術(shù)-選擇性催化還原法(SCR)技術(shù)SCR脫硝設(shè)備流場建模試驗

第一層催化劑表面積灰

優(yōu)化前優(yōu)化后37煙氣脫硝技術(shù)-選擇性催化還原法(SCR)技術(shù)催化劑在反應(yīng)器中的布局反應(yīng)器外殼噴氨格柵煙氣通往空氣預(yù)熱器催化劑框籃催化劑單元催化劑層6、SCR內(nèi)部結(jié)構(gòu)38煙氣脫硝技術(shù)-選擇性催化還原法(SCR)技術(shù)SCR反應(yīng)器煙氣NH3未反應(yīng)的NOx與逃逸的NH3排放限值濃度NOx未反應(yīng)NOx逃逸NH3第一層第二層第三層NH3+NOxNH3特點:NOx

–減少至

100mg/m3(約50ppm)NH3-反應(yīng)基本消耗完按化學(xué)計量組成所需的附加氨氣量39煙氣脫硝技術(shù)-選擇性催化還原法(SCR)技術(shù)催化劑/反應(yīng)器尺寸設(shè)計的主要依據(jù)要求的脫硝效率容許的NH3

逃逸率煙氣流量以及進口NOx濃度煙氣側(cè)壓力降煙氣脫硝技術(shù)-選擇性催化還原法(SCR)技術(shù)SCR催化劑設(shè)計中要考慮的因素NH3

逃逸率SO2

到SO3

的轉(zhuǎn)化率NH4HSO4造成預(yù)熱器的阻塞使用NH3

的煙氣最低溫度As的毒化堿金屬（Na，K）的毒化飛灰磨損高溫下催化劑的燒結(jié)催化劑的壽命煙氣脫硝技術(shù)-選擇性催化還原法(SCR)技術(shù)催化劑測試-催化劑組成(非表面材料)

化學(xué)成分 基于WO3

基于MoO3SiO2 % 5,1 3,4Al2O3 % 0,65 3,9Fe2O3 % 0,01 0,14TiO2 % 79,7 73,3CaO % 0,79 0,01MgO % 0,01 0,01BaO % 0,01 0,01Na2O % 0,01 0,01K2O % 0,02 0,02SO3 % 1,1 3,4P2O5 % 0,01 0,01V2O5 % 0,59 1,6MoO3 % - 12,9WO3 % 11,0 -42煙氣脫硝技術(shù)-選擇性催化還原法(SCR)技術(shù)催化劑型式蜂窩式板式波紋板式煙氣脫硝技術(shù)-選擇性催化還原法(SCR)技術(shù)氨的噴射柵格煙氣脫硝技術(shù)-選擇性催化還原法(SCR)技術(shù)氨的噴射柵格和靜態(tài)混合器NH3

噴射柵格靜態(tài)混合器PhotocourtesyofSiemens’FlowModelTestsbrochure,1998.煙氣脫硝技術(shù)-選擇性催化還原法(SCR)技術(shù)靜態(tài)混合器PhotocourtesyofKoch-Glitsch,Inc.煙氣脫硝技術(shù)-選擇性催化還原法(SCR)技術(shù)

7、還原劑的運輸方式及接卸設(shè)施

本工程外購液氨由供貨廠家負責(zé)用罐車運輸?shù)诫姀S氨儲存區(qū)，卸氨壓縮機抽取液氨貯罐頂部的氣相氨，經(jīng)壓縮機壓縮后，其出口氣體氨打入罐車頂部將罐車內(nèi)的液氨由底部壓入氨貯罐，完成液氨卸載過程。液氨卸完后，將軟管內(nèi)剩液排入氨稀釋罐。卸氨壓縮機一運一備，卸料時間按1h考慮。尿素由社會車輛運輸?shù)綇S內(nèi)。煙氣脫硝技術(shù)-選擇性催化還原法(SCR)技術(shù)液氨

基本上為純凈的氨-99.5-99.7%的氨,至多0.3%的水48煙氣脫硝技術(shù)-選擇性催化還原法(SCR)技術(shù)無水氨的存儲罐典型的SCR系統(tǒng)煙氣脫硝技術(shù)-選擇性催化還原法(SCR)技術(shù)氨的存儲系統(tǒng)及構(gòu)架煙氣脫硝技術(shù)-選擇性催化還原法(SCR)技術(shù)氨的蒸發(fā)器煙氣脫硝技術(shù)-選擇性催化還原法(SCR)技術(shù)氨的流量分配閥門站煙氣脫硝技術(shù)-選擇性催化還原法(SCR)技術(shù)8、SCR典型工期012345678910111