烟气脱硝(SCR)技术及相关计算

烟气脱硝（SCR）技术及相关计算内容目录1.火电厂烟气脱硝基本概念2.氮氧化物生成机理3.减少氮氧化物排放的方法4.烟气脱硝SCR工艺5.运行注意事项6.氨消耗量的粗略计算1.火电厂烟气脱硝基本概念烟气脱硝是NOx生成后的控制措施，即对燃烧后产生的含NOx的烟气进行脱氮处理的技术方法。氮氧化物（NOx）一般包括NO、NO2、N2O、N2O3、N2O4、N2O5等，但是大气主要污染物还是NO和NO2。火力发电厂燃煤锅炉燃烧烟气中(脱硝前)的氮氧化物NOx主要包括NO、NO2，其中NO约占NOx排放总量的95%(体积浓度)，NO2约占NOx排放总量的5%(体积浓度)。2.氮氧化物生成机理1、燃料型NOx燃料型NOx是指燃料中氮的化合物在燃烧过程中被氧化所生成的NOx。燃料型NOx是燃煤电厂锅炉产生NOx的主要途径，大约占NOx总量的75%-90%。2、热力型NOx热力型NOx是指空气中的氧气和氮气在燃料燃烧时的高温环境下生成NO和NO2的总和。反应式如下：N2+O2→2NONO+O2→NO23.减少氮氧化物排放的方法根据NOx生成机理，世界上控制NOx的技术主要包括燃烧时尽量避免NOx的生成技术和NOx生成后的烟气脱除技术。1、低NOx燃烧技术通过控制燃烧区域的温度和空气量，达到阻止NOx生成及降低其排放浓度的目的，也可以称为低氮燃烧技术。2、烟气脱硝随着环保要求不断提高，各种低氮燃烧技术降低NOx的排放不能满足环保的要求，需采取燃烧后的烟气脱硝处理。4.烟气脱硝SCR工艺目前世界上使用最广泛的方法是选择性催化还原法(SCR)和选择性非催化还原(SNCR)。•SCR技术：选择性催化还原法（SCR为SelectedCatalyticReduction英文缩写）•SNCR技术：选择性非催化还原法（SNCR英文缩写为SelectedNon-CatalyticReduction英文缩写）•SNCR/SCR混合法技术：选择性非催化还原法和选择性催化还原法的混合技术4.1温度窗任何一个化学反应都存在适宜反应发生的温度，通常把这个温度区间称为“温度窗”。NH3对NOx选择还原在有催化剂和没催化剂存在的情况下，具有不同的反应“温度窗”。在不添加催化剂的时候，NH3对NOx理想还原温度窗为850-1200℃，如果温度低于这个区间，还原反应速度就变得缓慢。催化剂的作用能提高化学反应速率，而自身结构和性质不发生变化。正是由于催化剂的加入，使NH3对NOx还原温度窗降低到250-420℃。不同的催化剂种类，温度窗也有所不同。4.2SCR技术原理选择性催化还原法（SCR技术）是以氨（NH3）作为还原剂，在金属催化剂作用下，将NOx的还原成无害的N2和H2O。NH3有选择的与烟气中NOx反应，而自身不被烟气中的残余的O2氧化，因此称这种方法为“选择性”。有氧条件下反应式如下：4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2OSCR反应原理示意图4.3SCR工艺流程整个SCR烟气脱硝系统分为两大部分，即SCR反应器和液氨存储及供应系统。1、SCR反应器SCR反应器布置在锅炉省煤器与空预器之间，温度为350℃左右的位置。烟气从省煤器底部导出，与带有气氨的稀释空气混合，经一段烟道稳流，通过导流板进SCR反应器反应。烟气经脱硝后进空预器。催化剂框架结构(垂直流型)脱硝反应器的总括图催化剂层预留层整流器(缓冲层)烟气吹灰器NH3喷嘴(AIG)催化剂载卸设备导叶片2、液氨存储及供应系统液氨存储及供应系统包括氨压缩机、液氨储罐、液氨蒸发器、气氨罐废水箱、废水泵、废水坑等。此套系统提供氨气供脱硝反应使用。液氨的供应由液氨槽车运送，利用液氨卸料压缩机将液氨由槽车输入液氨储罐内，储槽输出的液氨在液氨蒸发器内蒸发为气氨，气氨经稀释后供入脱硝系统。NH3储存和供给系统液氨储存罐NH3蒸发器NH3稀释罐液氨卸料装置锅炉SCR脱硝系统装置的基本流程图锅炉NH3喷注脱硝反应器空气预热器NH3混合器蒸发器NH3液化罐静电除尘器引风机烟囱换热器增压风机脱硫系统送风机SAH蓄压器5.运行注意事项氨气与空气混合物会发生爆炸氨气在空气中体积浓度达到16-25%时(最易引燃浓度17%)，遇明火会发生爆炸,如有油类或其它可燃性物质存在,则危险性更高。运行中控制混合器内氨的浓度远低于爆炸下限，一般控制在5%。氨是有毒物质，吸入或接触对人体有严重的危害，当要将氨系统管路打开时，需要用氮气冲管置换后再进行作业。氨逃逸率控制氨逃逸率小于3ppm，因为烟气中部分SO2会转化为SO3，NH3+SO3+H2O——(NH4)SO4/NH4HSO4NH4HSO4沉积温度150-200℃，粘度大，加剧对空预器换热元件的堵塞和腐蚀。催化剂堵塞和失效反应器布置在高含尘烟气段，这里的烟气未经过除尘，飞灰颗粒对催化剂的冲蚀和沉积比较严重，会引起催化剂空隙堵塞现象，甚至可能引起催化剂中毒，使催化剂活性降低。为保证理想的脱除效率，催化剂表面必须保持清洁，在反应器内安装吹灰器对催化剂层进行定期清洁。6.氨消耗量的粗略计算假设锅炉排放NOx浓度为400mg/m3,将锅炉NOx排放浓度视为NO浓度和NO2浓度之和计算的氨消耗量。4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O（1）2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O（2）CNO+CNO2=400(1)CNO/30/(CNO/30+CNO2/46)=0.95(2)(1)、(2)公式联合求解得到CNO、CNO2CNO=370.13mg/Nm3CNO2=29.87mg/Nm3Wa=(Q×CNO×17/(30×106)+Q×CNO2×17×2/(46×106))×mCNO、CNO2进口烟气NO、NO2的浓度(mg/Nm3)Q为反应器进口烟气流量(Nm3/h)Wa为供氨量(kg/h)0.95为NO占NOx排放总量的95%17、30、46分别为NH3、NO、NO2分子量m为脱硝效率谢谢！