脱销技术介绍

LOGOLOGO概述1低NOx主要控制技术2常用脱硝技术3LOGO氮氧化物(NOX)种类很多，包括一氧化二氮(N2O)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)、三氧化二氮(N2O3)、四氧化二氮(N2O4)和五氧化二氮(N2O5)等多种化合物，但主要是NO和NO2，它们是常见的大气污染物。NOX的种类LOGO光化学烟雾的形成NOX对人类健康和环境的影响低空臭氧的产生各种潜在的致癌物质酸雨LOGO中国典型燃煤机组的NOx排放情况600MW及以上机组380－450mg/Nm3200MW及200MW650－1300mg/Nm3100MW及以下小型机组700－1800mg/Nm32000年358.02万吨2002年520.00万吨2010年594.74万吨中国电力氮氧化物排放状况国内氮氧化物排放现状LOGONOX形成机理热力型NOx燃料型NOx快速型(瞬时反应型)NOx按燃烧过程中NOx的生成机理LOGO燃料燃烧时，空气中的氮在高温下发生氧化反应。随着反应温度的升高，其反应速率按指数规律增加。当1000℃时,NO的生成量很少,而当1400℃时,每增加100℃,反应速率增大6-7倍。热力型NOxNOX形成机理LOGO燃料型NOx由燃料中含氮有机物在燃烧中氧化而成。在600－800℃时就会生成燃料型NOx，在生成燃料型NOx过程中，首先是含有氮有机化合物热裂解产生N、CN、HCN等中间产物基团，然后再氧化成NOx，它在煤粉燃烧NOx产物中占60－80％。NOX形成机理LOGO快速型(瞬时反应型)Nox快速型NOx是1971年通过实验发现的。在碳氢化合物燃料浓度大的反应区附近会快速生成NOx。由于燃料挥发物中碳氢化合物高温分解生成的CH自由基可以和空气中氮气反应生成HCN和N，再进一步与氧气作用以极快的速度生成NOx，其形成时间只需要60ms，所生成的量与炉膛压力0.5次方成正比,与温度的关系不大。这种反应主要发生在内燃机的燃烧过程中；对燃煤锅炉，其生成量很小。NOX形成机理LOGO燃烧过程中三种生成机理对NOx量的贡献示意图NOX形成机理LOGO从NOx生成机理可以得出抑制NOx生成和促使破坏NOx的途径，图中还原气氛箭头所指即抑制和促使NOx破坏的途径氧化气氛空气N2NOx杂环氮化物烃生成物CH，CH2烃生成物中结合的氮氰(HCN,CN)氰氧化物(OCN,HNCO)氨类(NH3,NH2，NH，N)N2ONOxHN2还原气氛空气中的氮燃料中氮的转换NO再燃烧Zeldovich机理NOX形成机理LOGO低NOx排放主要技术措施1.改变燃烧条件：包括低过量空气燃烧法，空气分级燃烧法，燃料分级燃烧法，烟气再循环法。2.炉膛喷射脱硝：包括喷氨及尿素，喷入水蒸汽，喷入二次燃料。3烟气脱硝：(1)干法脱硝。(烟气催化脱硝，电子束照射烟气脱硝)(2).湿法脱硝。低NOx主要控制技术LOGO改变燃烧条件最重要的装置就是燃烧器改变燃烧条件控制技术LOGO炉膛喷射脱硝实质为向炉膛喷射某种物质，可在一定温度条件下还原已生成的一氧化氮，以降低的排放量。包括喷水法、二次燃烧法、喷氨法各种低燃烧技术是降低燃煤锅炉排放值最主要亦较经济的技术。但一般只降低排放50%左右。据环保法对排放的要求，应低于40%方可，故应考虑燃烧后的烟气脱硝处理技术。炉膛喷射脱硝控制技术LOGO烟气脱销脱硝控制技术烟气脱硝技术按照其作用原理不同，主要分为催化还原、吸收和吸附三类按照工作介质不同可分为干法和湿法两类。NOx与SO2相比，缺乏化学活性，难以被水溶液吸收，NO溶解度为4.7%（20℃），NO2微溶。干法催化还原脱硝技术一般采用含有氨基的还原剂，与NOx反应生成N2和H2O，脱硝副产品无害和便于处理。湿法脱硝装置庞大，反应装置的防腐、副产品处理较难，技术尚未成熟应用。目前，大规模工业应用的脱硝技术为：选择性催化还原（SelectiveCatalyticReduction－SCR），选择性非催化还原（SelectiveNon-catalyticReduction－SNCR）。LOGO常用脱硝技术选择性催化还原法（SCR）选择性非催化还原法（SNCR）SCR与SNCR结合小型脱硝脱硫一体化设备LOGOPage17选择性催化还原法（SCR）LOGO利用还原剂在催化剂的作用下，有选择性的与烟气中的NOX反应，生成氮气和水，从而脱出烟气中的NOX。SCR系统特点：结构较复杂，运行方便；运动设备少，可靠性高；无副产品，消耗催化剂；脱硝效率高,80－90%；投资高还原剂主要有：液氨，尿素和氨水。选择性催化还原法（SCR）LOGO文字内容SCR系统的工作机理4NO+4NH3+O24N2+6H2O7N2+12H2O6NO2+8NH3选择性催化还原法（SCR）LOGO脱硝运行关系曲线选择性催化还原法（SCR）LOGO脱硝效率和氨的逃逸率之相关关系选择性催化还原法（SCR）LOGO触媒框架结构触媒层未来层整流器(缓冲层)烟气(垂直流型)脱硝反应器的总括图吹灰器NH3喷嘴(AIG)触媒荷载设备(临时的)导叶片选择性催化还原法（SCR）LOGO反应器/催化剂系统烟气/氨的混合系统氨的储备与供应系统烟道系统ＳＣＲ的控制系统SCR系统包括选择性催化还原法（SCR）LOGOSCR系统主要设备选择性催化还原法（SCR）LOGOSCR工艺系统－反应器布置方式：一般采用2＋1或3＋1布置；备用层：将新催化剂安装在预留催化剂位置，以减少催化剂更换量，并充分利用尚未完全失效的旧催化剂，从而减少催化剂更换费用，提高脱硝效率。选择性催化还原法（SCR）LOGO催化剂的主要成分是TiO2、V2O5、WO3、MoO3、等金属化合物，其中TiO2属于无毒物质，V2O5为微毒物质，属于吸入有害：MoO3、也为微毒物质，长期吸入或吞服有严重危害，对眼睛和呼吸系统有刺激。载体：TiO2、活性炭或沸石等多孔介质。SCR工艺系统－催化剂选择性催化还原法（SCR）LOGO催化剂型式波纹板式蜂窝式板式选择性催化还原法（SCR）LOGO板式和蜂窝式催化剂的比较选择性催化还原法（SCR）形式优点缺点蜂窝式比表面积大抗热冲积能力强抗灰阻塞能力一般板式抗阻塞性好烟气阻力小结构强度高多层结构，表层活性材料易脱落LOGO催化剂选型主要因素烟气中飞灰的含量烟气中飞灰颗粒尺寸反应器布置空间ＳＣＲ烟气阻力要求选择性催化还原法（SCR）LOGO催化剂的失活和中毒SCR催化剂的工作条件比较恶劣，存在着中毒失效问题，必须定期更换，更换时间据具体情况而定。催化剂性能下降的原因（1）微孔体积减少；（2）固体沉积物使微孔堵塞；（3）碱性化合物等（砷(As)，钾(K)、钠(Na)，其次钙(CaO)和镁(MgO)）引起中毒；（4）SO3中毒；（5）飞灰磨损和腐蚀。选择性催化还原法（SCR）LOGO催化剂表面的积灰SCR工艺系统－吹灰器选择性催化还原法（SCR）LOGO蒸汽吹灰器－耙式吹灰器选择性催化还原法（SCR）LOGO声波吹灰器选择性催化还原法（SCR）LOGO项目声波吹灰器蒸汽吹灰器吹灰器本体进口产品价格高中等管道和附件需要安装直径为50mm的压缩空气气管。声波吹灰器很轻便，可以通过安装法兰很轻易地安装在SCR上，并仅仅伸出设备0.7m。需要直径较大的带保温层的高压蒸汽管道，SCR反应器外有很多管道备件需要安装，它伸出反应器外较长。运行成本10分钟吹10秒钟的频率。每次0.368立方米/声波吹灰器每天吹1次的频率维护成本声波吹灰器结构简单，维护方便。钛合金膜片是唯一一个活动部件，通常寿命为5年。每使用1－2年，蒸汽吹灰器的一些部件需要更换。环境影响噪音较大，在反应器外部的吹灰器发声部分必须做隔音处理，经过处理后的噪音水平可以降低到75dB以下。声音较小蒸汽吹灰器和声波吹灰器比较选择性催化还原法（SCR）LOGO选择性催化还原法（SCR）LOGO稀释风从送风机出口选取降低造价现场布置简单SCR工艺系统－稀释风机3.1选择性催化还原法（SCR）LOGO选择性催化还原法（SCR）SCR工艺系统－静态混合器LOGO选择性催化还原法（SCR）保证氨和烟气的均匀混合NH3/NOx沿烟道截面均匀的分布NH3喷射格栅LOGO选择性催化还原法（SCR）氨/空气混合器LOGO氨的储备与供应系统卸料压缩机氨蒸发器（电/蒸汽）氨罐缓冲罐稀释槽选择性催化还原法（SCR）LOGOEconomizerAirHeaterExistingStructuralSteelFromAmmoniaStorageSystemEconomizerBypassDamperDamperSCRBypassAmmoniaInjectionSystemSealAirPipingSCRReactorCatalystLayerSootblowerFutureSootblowerFutureCatalystToPrecipitatorNewStructuralSteelDamper要点省煤器旁路反应器旁路烟道系统挡板（有旁路）膨胀节导流板烟道选择性催化还原法（SCR）LOGOSCR的控制系统一.控制系统方案控制系统纳入机组ＤＣＳ独立的控制系统二.主要受控系统吹灰系统氨的卸载、储存和供应系统烟气挡板调节系统脱硝主体控制系统设备包括：DCS、PLC仪表、盘柜等选择性催化还原法（SCR）LOGOSCR系统工艺流程－液氨选择性催化还原法（SCR）LOGO液氨储罐蒸发器内部结构氨气缓冲罐氨蒸发槽氨稀释槽选择性催化还原法（SCR）LOGOSCR系统工艺流程－尿素选择性催化还原法（SCR）LOGO采用尿素为还原剂的制氨系统有水解和热解两种方式选择性催化还原法（SCR）LOGOSCR脱硝实例选择性催化还原法（SCR）LOGO选择性催化还原法（SCR）LOGO选择性催化还原法（SCR）LOGO选择性催化还原法（SCR）常规布置方式(有水平和垂直气流两种布置方式)a)高含灰布置方案b)低含灰/尾部布置方案选择性催化还原法（SCR）LOGO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蓄压器选择性催化还原法（SCR）LOGOPage52选择性非催化还原法（SNCR）LOGO利用还原剂在不需要催化剂的情况下有选择的与烟气中的氮氧化物（NOX）发生化学反应，生成氮气和水的方法。脱硝工艺中常用的还原剂主要有尿素，液氨和氨水。火电厂烟气脱硝系统一般采用尿素做还原剂，以液氨和氨水为还原剂的脱销系统一般适用于中小锅炉。选择性非催化还原法（SNCR）LOGONOx脱硝率低，仅可达到25－40％因不增加SO3可较SCR放宽NH3逃逸条件对于多层喷入，控制系统适当的跟随负荷及温度能力工程造价较低，占地面积小，适用于老厂改造，新炉如依锅炉设计加以配合，脱硝效率会更高SNCR工艺特点选择性非催化还原法（SNCR）LOGO炉膛温度900—1100℃，在无催化剂作用下，NH3或尿素等氨基还原剂可选择性地还原烟气中的NOx，基本上不与烟气中的O2作用，主要反应如下：氨为还原剂时：4NH3+6NO→5N2+6H2O当温度更高时则可发生正面的竞争反应4NH3+5O2→4NO+6H2O尿素（NH2CONH2）作还原剂时：(NH2)2CO→2NH2+2CONH2+2NO→N2+H2OCO+NO→N2+CO2SNCR脱硝原理选择性非催化还原法（SNCR）LOGO喷入：氨尿素900℃－1100℃区域SNCR脱硝示意图选择性非催化还原法（SNCR）LOGOSNCR系统温度对脱硝效率实验结果的影响010203040506070809010060070080090010001100温度（℃）NOx脱除效率（%)NH3尿素选择性非催化还原法（SNCR）LOGO以尿素为还原剂的SNCR装置在工程中有较多的应用，其工艺系统如下：选择性非催化还原法（SNCR）LOGO选择性非催化还原法（SNCR）LOGOSNC