脫硝技術介紹

脫硝技術介紹第1頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月內(nèi)容一、NOx的生成機理及脫硝原理二、脫硝技術的發(fā)展歷史和常用技術的介紹三、SCR脫硝技術介紹四、SCR對機組的影響第2頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月一、NOx的生成機理及脫硝原理第3頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月1.1NOx的生成機理

氮氧化物(NOx)主要來自礦物燃料的燃燒過程，主要形式為NO(90%)和NO2。

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)NOx第4頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月

1.2NOx脫除原理控制燃燒條件,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。在煙氣中脫除NOx

4NO+4NH3+O2-->4N2+6H2O6NO2+8NH3+O2-->7N2+12H2O采用以上原理產(chǎn)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)、SCR/SNCR混合法技術等。條件1:溫度900-1100℃;條件2:使用催化劑,溫度320-400℃.第5頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月二、脫硝技術的發(fā)展歷史和常用技術的介紹第6頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1選擇性催化還原法(

SCR)SCR技術由日本于70年代后期完成商業(yè)運行，至80年代中期歐洲也成功地實現(xiàn)了SCR的商業(yè)運行。SCR技術是還原劑（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。催化反應溫度在320℃~400℃，SCR裝置設置在鍋爐省煤器出口與空氣預熱器入口之間。該技術無副產(chǎn)品，脫硝效率能達80~90％以上。第7頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月a)高灰SCR系統(tǒng)(首選)b)煙道尾部SCR系統(tǒng)選擇性催化還原法(

SCR)常規(guī)系統(tǒng)布置方式第8頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2選擇性非催化還原法(

SNCR)80年代中期SNCR技術在國外研發(fā)成功。其原理是在爐內(nèi)噴射氨,尿素等化學還原劑使之與煙氣中的NOx反應，將其轉(zhuǎn)化成氨(N2)及水(H2O)。有效反應溫度范圍已可達900℃~1100℃之間。由于SNCR反應的溫度范圍較窄，鍋爐變負荷時將調(diào)整還原劑的噴射位置。SNCR脫硝效率對大型燃煤機組在25-40%；無副產(chǎn)品。第9頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月燃燒器煙氣噴入氨/尿素900oC-1100oC選擇性非催化還原法(SNCR)系統(tǒng)工藝流程示意第10頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月SNCR/SCR混合法技術于90年代后期研發(fā)成功2.3SCR/SNCR混合法前段900-1100℃后段320~400

℃再利用省去SCR的AIG系統(tǒng)第11頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月2.4各種NOx控制技術的一般性比較

所采用的技術脫硝效率%工程造價運行費用1.低氮燃燒技術

(LNB,etc.)25-40較低低2.SNCR技術25-40低中等3.LNB+SNCR技術40-70中等中等4.SCR技術80-90高中等5.SNCR/SCR混合技術40-80中等中等第12頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月2.5SCR,SNCR,SNCR/SCR及的技術參數(shù)比較項目SCR混合型SNCR/SCRSNCR反應劑以NH3為主可使用NH3或尿素可使用NH3或尿素反應溫度320～400℃前段：900～1,100℃后段：320～400℃900～1,100℃催化劑主要由TiO2,V2O5WO3組成后段加裝少量催化劑，主要由TiO2,V2O5,WO3組成不使用催化劑脫硝效率80～90%可達80%以上25～40%反應劑噴射位置多選擇于省煤器與SCR反應器間煙道內(nèi)綜合SCR和SNCR通常爐膛內(nèi)噴射第13頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月三、SCR脫硝技術介紹第14頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1SCR脫硝原理4NO+4NH3+O2-->4N2+6H2O6NO2+8NH3+O2-->7N2+12H2OSCRCatalystNOxNOxNOxNH3NH3NH3N2N2N2H2OH2OH2O凈煙氣原煙氣NH3第15頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2國內(nèi)SCR脫硝常規(guī)布置方式鍋爐負載信號省煤器混合器液氨蒸發(fā)槽液氨儲槽液氨緩沖槽氮氧化物監(jiān)視器煙囪脫硫DeSOxFIC空預器電除塵鍋爐脫硝DeNOx稀釋風機FDF第16頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月無水氨儲罐氨蒸發(fā)器煙氣出口稀釋空氣氨噴射柵格SCR反應器空預器鍋爐煙氣省煤器NOX信號鍋爐負荷信號FIC氨的流量分配3.3選擇性催化還原法(

SCR)系統(tǒng)工藝流程SCR工藝流程系統(tǒng)主要組成:SCR反應器SCR催化劑SCR煙道系統(tǒng)氨的儲備供應系統(tǒng)氨/煙氣的混合(AIG)控制系統(tǒng)第17頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月

3.4SCR工藝系統(tǒng)設計要點：－省煤器旁路－反應器旁路（建議不設）－防止積灰第18頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月對SCR系統(tǒng)進行流場分析和設計,并進行實物模型實驗,是確保SCR系統(tǒng)有效運行,并達到設計要求的關鍵。其主要作用如下:

3.5流場設計和實物模型的建立確保NOX/NH3分布均勻確保煙氣速度均勻減小煙氣溫度偏差獲得最小的煙氣壓降防止積灰第19頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月3.5.1流場設計示例第20頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月3.5.2流場設計示例第21頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月3.5.3流場設計示例第22頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月3.5.4實物模型建立第23頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月3.6催化劑波紋板式蜂窩式板式載體：TiO2主要活性成分：V2O5,WO3第24頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月3.6.1

催化劑主要供應廠商

板式Argillon（德國）BabcockHitachi(BHK)（日本）

蜂窩式Cormetech（美國）Ceram（奧地利）KWH(德國)NipponShokubai(日本)波紋板式HaldorTopsoe(丹麥)HitachiZosen(Hitz)（日本）第25頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月3.5.2催化劑的選擇催化劑的選擇是影響SCR性能最重要的因素，應根據(jù)下列參數(shù)來確定催化劑的化學組成和尺寸：

-燃料類型

(氣,油或煤)-飛灰特性(As,CaO,Na,K)-粉塵濃度

(抗磨性能)-SOx濃度

(SO2向SO3的轉(zhuǎn)化率)-反應器布置空間-SCR煙氣阻力要求第26頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月3.6.3催化劑的主要參數(shù)和性能保證催化劑比表面積催化劑體積催化劑節(jié)距，壁厚催化劑的化學成分項目數(shù)據(jù)脫硝效率，%80氨氣逃逸率,(干基，6％O2）≤3SO2氧化率，%≤1壓力降，Pa催化劑化學壽命小時>24000性能保證主要參數(shù)第27頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月3.6.4催化劑模塊結構第28頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月3.6.5催化劑安裝催化劑模塊起吊第29頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月催化劑模塊進入反應器催化劑安裝(續(xù))第30頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月催化劑模塊就位催化劑安裝(續(xù))第31頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月催化劑模塊安裝催化劑安裝(續(xù))第32頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月3.6.6催化劑的失活和中毒煙氣中攜帶的一些物質(zhì)可以沉積在催化劑上，從而導致催化劑的失活。毒性最強的是氣態(tài)砷(As)以及含鉀(K)、鈉(Na)的堿性物質(zhì)，其次含鈣(CaO)和鎂(MgO)的物質(zhì)也會導致催化劑的中毒和失活。第33頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月3.6.7催化劑的壽命管理第34頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月3.6.8失效催化劑的處理清洗回用－對于結構保持完整、仍有較高活性的催化劑，一般由催化劑廠家采用專用設備進行清洗，經(jīng)檢驗合格后可繼續(xù)使用；。再生－已經(jīng)殘破但仍有較高活性的的催化劑可以由催化劑原料提供商回收，經(jīng)粉碎提煉出催化劑制造所需原料，再提供給催化劑廠家制造新催化劑；填埋－對于沒有經(jīng)濟價值的舊催化劑，一般采用破碎后填埋的方法來處理。第35頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月3.7

SCR反應器結構介紹-煙氣流速-煙氣均勻分布，設導流板等-設置密封裝置-預留加裝催化劑的空間支撐結構反應器殼體入口煙道主滑軌起吊葫蘆催化劑組塊出口煙道第36頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月3.7.1SCR反應器總裝圖示例第37頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月3.8氨的儲備供應系統(tǒng)還原劑原料比較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第38頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月3.8.1氨制備區(qū)第39頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月3.8.2氨儲罐第40頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月3.8.3蒸發(fā)槽第41頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月3.8.4緩沖槽第42頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月3.8.5稀釋槽第43頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月3.9煙氣/氨的混合－保證氨和煙氣的混合均勻－NH3/NOx沿煙道截面均勻的分布－氨噴射孔不積灰NH3噴射格柵第44頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月3.9.1煙氣/氨的混合氨噴射格柵(AIG)第45頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月3.9.2氨和煙氣的混合設計NH3噴射柵格ＡＩＧPhotocourtesyofSiemens’FlowModelTestsbrochure,1998.靜態(tài)混合器氨和煙氣的混合方式主要為：通過煙道自然混合；使用煙道結構件進行混合．如靜態(tài)混合器．第46頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月３.9.3氨的流量分配閥門站MVS第47頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月積灰的催化劑3.10SCR催化劑的吹灰器第48頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月3.10.1吹灰器布置方式第49頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月3.10.2SCR蒸汽吹灰器－耙式吹灰器第50頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月3.10.3聲波吹灰器發(fā)生頭CAB第51頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月3.11SCR系統(tǒng)控制鍋爐負載或燃料流量流量控制閥氨急關斷閥稀釋風機氨/空氣混合器省煤器鍋爐空氣預熱器TOE.PDCS或PLC注氨器控制邏輯第52頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月3.11.1SCR控制系統(tǒng)一.控制系統(tǒng)方案

控制系統(tǒng)納入機組DCS獨立的控制系統(tǒng)(PLC)二.主要受控系統(tǒng)

吹灰系統(tǒng)氨的卸載、儲存和供應系統(tǒng)煙氣擋板調(diào)節(jié)系統(tǒng)脫硝主體控制系統(tǒng)第53頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月四、SCR對機組的影響第54頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月

SCR裝置機組其他裝備的影響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

第55頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月煙氣中部分SO2轉(zhuǎn)化成SO3由于SO3的增加，由此酸腐蝕和酸沉積堵灰程度增加NH3+SO3+H2ONH4HSO4/(NH4)2SO4

NH4HSO4沉積溫度150~200℃，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熱端壓差增加，空氣預熱器漏風略有增加4.1對空氣預熱器的影響第56頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)子導向軸承裝置徑向密封傳熱元件扇形板漏風控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)門軸向密封調(diào)節(jié)門調(diào)節(jié)裝置傳動圍帶支撐軸承轉(zhuǎn)子外殼轉(zhuǎn)子調(diào)節(jié)門可拆卸傳熱元件盒調(diào)節(jié)器空氣預熱器結構第57頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月SCR回轉(zhuǎn)式預熱器高溫段DUDU3FNC低溫段搪瓷DNF搪瓷DU3E第58頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月?lián)Q熱元件選用合適的板型采用多介質(zhì)吹灰器空氣預熱器由高中低溫段改為高低溫兩段，取消中溫段，避免空預器在NH4HSO4沉積溫度區(qū)域分段。在空預器冷段采用鍍搪瓷元件嚴格控制氨的逃逸率保證較低的SO2/SO3的轉(zhuǎn)化率(<1%)對空氣預熱器采取的措施第59頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月

4.2對引風機和煙道的影響

在布置SCR后，煙道阻力損失和空氣預熱器阻力損失有所增加，加之新增的SCR阻力損失，將引起引風機壓頭增大。煙氣側的阻力將大約增加1kPa左右；由于加入NH3和稀釋風，引風機流量增加0.56%,需要對引風機改造，這些將勢必增加引風機的電耗。煙道阻力增加后，對煙道設計的影響相應分三部分，在省煤器出口至SCR入口范圍，煙道壓力與原設計相同，和爐膛承受壓力