低温SCR脱硝技术

低温脱硝技术开发与工程应用低温SCR催化技术1995年以来北京、广州的NOx年均值均是标准的2倍以上,NOx污染非常严重。中国环境规划院的研究预测:NOx排放量将从1995年的1.11×107t增加到2010年的2.15×107t,到2020年和2030年,全国能源消费导致的NOx排放总量将分别达到2.42.9×107t和3.24.3×107t,到2020年前后将超过美国成为世界第一大NOx排放国,如此巨大的排放量将给公众健康和生态环境带来灾难性的后果！背景介绍氮氧化物(NOx):N2O5、N2O4、N2O3、N2O2、N2O、NO、NO2背景介绍•NO为无色无臭气体，很容易与血液中的血色素结合,造成血液缺氧引起中枢神经麻痹；•NO2的毒性是NO的5～10倍，是CO的5000～10000倍，对人体危害极大，还会诱发光化学烟雾和导致酸雨形成。表11994—2000年北京和广州NOx年均质量浓度(mg/m3)地区1994年1995年1996年1997年1998年1999年2000年年均二级标准北京0.0970.1230.1770.1330.1510.1400.1260.05广州0.1090.1290.1520.1400.1240.1130.118行业排放对NOx污染的贡献率颁布年代排放标准NOx限值mg/m31985《水泥工业污染物排放标准》GB4915-85无限制1996《水泥厂大气污染物排放标准》GB4915-19968002004《水泥工业大气污染物排放标准》GB4915-20048002010《水泥工业大气污染物排放标准》DB44／818－2010（广东）550（新建水泥窑）2003《火电厂大气污染物排放标准》GB23223-2003450-1100(燃煤）2012《火电厂大气污染物排放标准》GB13223-2011100（燃煤）相关标准背景介绍国家十二·五环境污染控制领域的重中之重的工作锅炉大气污染物排放标准-北京市地方标准DB11/139—2007工业锅炉排放均不满足该标准!没有现成的技术支持工业锅炉满足该标准!政府的公信力面临严重的挑战!!!NOx排放控制技术炉内燃烧控制技术：火焰冷却、低氮燃烧器、分段燃烧、添加矿化剂选择性非催化还原（SNCR）技术选择性催化还原（SCR）技术重点关注选择性非催化还原（SNCR）技术SNCR工艺的主要反应如下：4NO+4NH3+O24N2+6H2O2NO2+4NH3+O23N2+6H2O在高温(9001100℃)和没有催化剂的情况下喷氨或尿素等含有NH3基的还原剂.NH3作为还原剂时，SNCR的最佳反应温度是950oC，如果使用尿素作为还原剂时，SNCR的最佳反应温度为1000oC,温度O2含量CO含量NOx含量SNCR技术脱硝效率NH3含量优点：固定投资少，设备简单，不用催化剂缺点：需要准确控制反应区内的温度，温度低，脱硝转化率低，温度过高，引起NH3的氧化，产生多余的NOx。需要比较高的NH3/NOx值(一般大于1)，部分NH3被产品吸收，还原效率降低。运行成本较高，脱硝效率低。选择性催化还原法(SelectiveCatalyticReduction,SCR)是工业上应用最广的一种脱硝技术，可应用于电站锅炉、工业锅炉和垃圾焚烧等燃烧设备的NOx排放控制，理想状态下，可使NOx的脱除率达90%以上，是目前能找到的最好的固定源NOx治理的技术。原理：使用适当的催化剂，在一定条件下，用氨作为催化反应的还原剂，使NOx转化为无害的氮气和水蒸气。反应如下：4NO+4NH3+O24N2+6H2O2NO2+4NH3+O23N2+6H2OSCR脱销反应温度一般为300～450oCSCR催化剂的形式板式蜂窝式波纹板式需要根据烟气成分，含灰量确定采用何种形式及孔道结构与尺寸！SCR催化剂反应器形式和安装位置SCR反应器安装在预热器之后缺点：固定投资大，设备比较复杂，使用催化剂优点：脱硝效率可以达到90％以上，可以满足更严格的排放标准可以按照排放标准和原排浓度设计NH3/NOx值，比值低，可以低于0.9,一般不大于1.运行成本较低应用于电站锅炉的SCR系统与技术特点:排烟温度较高,工况稳定烟尘含量高催化剂工作温度380-400℃成熟的SCR工艺需要尿素分解炉用户单位资金充裕,投资大不具有自主的知识产权工业锅炉的脱硝遭遇到的困难:排烟温度低,省煤器之后150-180℃运行工况不稳定旧锅炉的场地有限,情况复杂引高温烟气则破坏热量衡算,耗能提高,(如使用电厂SCR技术)用户资金紧张,不愿意多投资用户的担忧和要求:NH4HSO4对催化剂伤害问题,催化剂寿命SCR催化剂是否会堵塞旧锅炉改造不改动风机(催化剂床层阻力)脱硝投资问题,最好不使用尿素分解炉特点低温脱硝催化剂关键障碍北京工业大学的SCR催化技术SCR催化剂的研究平台10012014016018020022024026028030032034036038040042030405060708090100脱硝效率/%测试温度/℃0123SCR催化剂活性北京工业大学的SCR催化技术SCR催化剂的工作窗口：160－400℃工作温度窗口：160-400℃SCR催化剂的成型技术无机原料成型助剂捏合真空练泥陈化冷却陈腐挤出成型干燥高温焙烧最终成型北京工业大学的SCR催化技术云南钛业酸洗线氮氧化物净化系统SCR催化工程技术开发北京工业大学的SCR催化技术合肥彩虹液晶玻璃有限公司低温脱硝工程SCR催化工程技术开发北京工业大学的SCR催化技术1.运行温度范围宽；2.如低温运行，总风量降低，在空速不变的情况下，减少催化剂的用量；3.对于低温烟气或废气的处理，具有节能优势；4.SO2转化率低，NH4HSO4(ABS)的生成量低；5.避免使用尿素分解炉，降低投资；6.自控简单，避免使用昂贵的在线仪表；7.具有自主知识产权，不受外国企业控制。产品优势！工业锅炉低温SCR技术开发进展对于原有催化剂的改性研究催化剂蜂窝成型的研究催化剂原始活性组分含量的最佳配比活性组分种类和含量的调配贵金属碱土金属廉价金属离子成型助剂成型工艺运行条件工程应用SCR反应器设计SCR工程技术开发SCR运行管理催化剂配方开发•制备了一种V-Ti基的SCR脱硝催化剂。•通过掺杂X离子对上述催化剂进行改性，并取得良好效果。•对SCR催化剂脱硝过程的条件进行深入研究（O2浓度、氨氮比、抗SO2中毒性、水蒸气的影响等）SCR催化剂在低温段的高脱硝活性类别自主开发的催化剂市场商用催化剂运行温度段160~220℃320~400℃脱硝效率基本90%80%~90%关于SCR催化剂运行稳定性的实验•以实验室制备的改性的催化剂为例，该样品连续运行七天，分别在120℃、140℃、160℃、180℃、200℃对其脱硝效率进行测试。•对于每个温度段保持长期运行。123456730405060708090100去除率/%运行天数/d120℃140℃160℃180℃200℃蜂窝状SCR催化剂制备技术开发以钛白粉为原料制备的蜂窝成型以制备好的催化剂为原料制备蜂窝催化剂制备具有良好脱销活性、高机械强度的商用蜂窝催化剂制备的工业锅炉低温SCR蜂窝催化剂蜂窝催化剂脱销效率评价120140160180200405060708090100去除率/%运行温度/℃A-1A-289.45%97.98%合肥彩虹液晶玻璃有限公司低温脱硝工程系统主要技术指标1.设计处理风量：720Nm3/h。2.烟气种类：粉尘+NOx。3.烟气温度：900～1000°C4.污染物浓度：NOx～9600mg/m3、粉尘～5600mg/m3。5.排放氮氧化物浓度：200mg/Nm3。6．脱硝效率：98%（满足中国国家排放标准的前提下）。7．NH3逃逸率：小于5ppm。烟气量为1353m3/h（240℃），废气中NOx含量为9600mg/Nm3。催化剂体积为0.5m3。合肥彩虹液晶玻璃有限公司低温脱硝工程合肥彩虹液晶玻璃有限公司低温脱硝工程合肥彩虹液晶玻璃有限公司低温脱硝工程合肥彩虹液晶玻璃有限公司低温脱硝工程云南钛业集团酸洗线氮氧化物低温SCR净化系统酸雾洗涤塔酸性废气除水设备除水设备酸雾吸附塔防腐风机防腐风机气-气换热器空气电加热器空气电加热器SCR反应器烟囱外排30℃30℃30℃30℃30℃30℃30℃30℃110℃40%风量60%风量310℃酸雾吸附塔气-气换热器40%风量SCR反应器100℃60%风量325℃190℃190℃120℃110℃1/3风量2/3风量尿素溶液尿素溶液110℃100℃工艺流程图云南钛业集团酸洗线氮氧化物低温SCR净化系统云南钛业集团酸洗线氮氧化物低温SCR净化系统云南钛业集团酸洗线氮氧化物低温SCR净化系统系统调试的总结日期SCR入口采样点浓度（ppm）SCR出口（ppm）效率系统反应条件SCR反应温度（℃）尿素溶液的流量（L/min）风机功率（赫兹）7.3178021073%17240458.2104015185%17470458.475519874%16870458.6155040074%17270458.1896028870%16490458628190%1808040168741775%18080408.19135027480%1808040云南钛业集团酸洗线氮氧化物低温SCR净化系统消化吸收国外先进的SCR和SNCR脱硝技术催化剂原材料的筛选和配方的研究催化剂的掺杂和修饰SCR和SNCR设备研究催化剂物理化学性质表征SCR催化剂活性评价SCR蜂窝催化剂成型技术氨或尿素喷射设备和技术方案工业锅炉炉体内的流场、速度场和温度场研究小型的中间试验SCR和SNCR示范工程工业规模的试验工业锅炉SCR和SNCR脱硝技术和设备及工程系统方案SCR和SNCR设备制造材料的筛选已基本完成已成功做了工业示范，取得了重要的经验,但是还有大量的工作要做未完成或不成熟工业锅炉（低温）SCR系统开发技术路线工业锅炉NOx排放控制的瓶径问题:技术问题?!我们认为:国家标准的制定国家执法力度国家对使用单位的经济上的补偿SCR使用单位的回报:国家对使用单位的经济上的补偿CDM贸易减少排污费