烟气脱硝系统和设备介绍

1烟气脱硝系统和设备介绍2概述SCR系统组成SCR系统主要设备催化剂的选型CONTENTS3一.概述ＮＯｘ的控制技术ＮＯｘ对环境的影响ＮＯｘ的形成机理4GeneralNOX对人类健康和环境的影响低空臭氧的产生光化学烟雾的形成酸雨各种潜在的致癌物质NOX+Hydrocarbon+O2+Sunlight+Others5General环境中NOX来源6火电厂污染物排放标准(GB13223-2003)•2004年以后的新项目（第三时段）•必须预留烟气脱除氮氧化物装置空间•锅炉NOx最高容许排放浓度（燃煤）：•煤质NOx最高容许排放浓度（mg/NM3)••Vdaf20%450•10%≤Vdaf≤20%650•Vdaf10%1100General7A.热力型NOX主要反应–N2+O→NO+N–N+O2→NO+O–N+OH→NO+H相关因素–高温环境–燃料与空气的充分混合无烟煤燃烧中，热力型NOx可到一半以上GeneralNOX形成机理8B.燃料型NOX燃料中的有机氮化合物在燃烧过程中氧化生成的氮氧化物相关因素与燃料和空气的混合程度密切相关与燃烧区域的温度关系不大烟煤燃烧中，约80％的NOx为燃料型GeneralNOX形成机理9C.快速型NOX在燃烧的早期生成形成过程–氮和燃料中的碳氢化合物反应N2＋CH化合物＝＝》HCN化合物–HCN化合物氧化生成NOHCN化合物＋O2＝＝》NO对于燃煤锅炉，快速型NOx所占份额一般低于5％。GeneralNOX形成机理10•燃烧中NOx生成的控制•烟气中NOx的脱除NOX的控制技术General11•控制原理–降低燃烧温度–控制燃料和空气的混合速度与时机•主要控制手段–燃烧器设计参数（风速、风温、旋流强度等）优化–煤粉浓缩技术–OFA分级送风技术•注意事项–锅炉的燃烧效率–煤粉的着火和稳燃燃烧中NOX生成的控制General12•A.选择性非催化还原法(SNCR)主要反应氨4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O尿素2NO+(NH2)2CO+1/2O2→2N2+2H2O+CO2反应温度:760~1090C最佳反应温度：870~1050C脱硝效率对于城市固体垃圾炉转化效率在30~50%之间，大型电站锅炉的转化效率控制在20~40%之间。烟气中NOx脱除－－ＳＮＣＲ&SCRGeneral13GeneralNOx脱除技术－ＳＮＣＲ14SNCR的优点：投资费用低SNCR的缺点：脱硝效率较低对电站锅炉控制要求高，可靠性差氨的逃逸率较大GeneralNOx脱除技术－ＳＮＣＲ15B.选择性催化还原法(SCR)–主要反应4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O6NO2+8NH3→7N2+12H2O反应温度230～450℃一般应用温度：320～400℃转化效率在70~90%之间。NOx脱除技术－－SCRGeneral16NOx脱除技术－ＳＣＲa)高尘ＳＣＲ系统－－首选ｂ）低尘ＳＣＲ系统GeneralSCR布置图18TypicalSCRSystem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的控制系统二.SCR系统组成19TypicalSCRSystemＳＣＲ的系统构成无水氨储罐氨蒸发器烟气出口稀释空气氨喷射栅格SCR反应器空预器锅炉烟气省煤器NOX信号锅炉负荷信号FIC氨的流量分配20TypicalSCRSystem三.SCR系统主要设备–反应器/催化剂系统主要设备：反应器催化剂吹灰器21TypicalSCRSystem三.SCR系统主要设备–烟气/氨的混合系统主要设备：稀释风机静态混合器、氨喷射格栅（AIG）空气/氨混合器22氨的喷射栅格和静态混合器NH3喷射栅格ＡＩＧ静态混合器PhotocourtesyofSiemens’FlowModelTestsbrochure,1998.TypicalSCRSystem23氨的流量分配阀门站ＭＶＳTypicalSCRSystem烟气/氨的混合24TypicalSCRSystem三.SCR系统主要设备–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25TypicalSCRSystem氨的储备与供应系统氨的原料优点缺点无水氨反应剂纯度最高原料成本最低设备成本最低高危险性的原料运输和存储问题氨水(19%or29%)容易运输浓度低于20%时不划分为高危险性的原料比无水氨危险性需要更大的运输设备以及更频繁的运输需要更大的储存罐蒸发成本尿素安全的原料(化肥)干态或湿态容易运输工艺复杂成本昂贵存储的问题反应剂原料26氨的存储系统TypicalSCRSystem氨的储备与供应系统27氨的蒸发器TypicalSCRSystem氨的储备与供应系统28TypicalSCRSystem三.SCR系统主要设备–烟道系统挡板（有旁路）膨胀节导流板烟道29EconomizerAirHeaterExistingStructuralSteelFromAmmoniaStorageSystemEconomizerBypassDamperDamperSCRBypassAmmoniaInjectionSystemSealAirPipingSCRReactorCatalystLayerSootblowerFutureSootblowerFutureCatalystToPrecipitatorNewStructuralSteelDamperTypicalSCRSystem烟道系统要点省煤器旁路反应器旁路30TypicalSCRSystem烟道系统31TypicalSCRSystem三.SCR系统主要设备•ＳＣＲ的控制系统DCS、PLC仪表、盘柜等32TypicalSCRSystemSCR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33脱硝的主要反应4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O6NO2+8NH3→7N2+12H2OTypicalSCRSystem四.催化剂催化剂型式波纹板式蜂窝式板式TypicalSCRSystem催化剂主要的供应商TypicalSCRSystem•板式•Argillon•BabcockHitachi(BHK)•波纹板式•HaldorTopsoe•HitachiZosen(Hitz)蜂窝式CormetechArgillonCeramCCIC东方凯瑞特36TypicalSCRSystem板式和蜂窝式催化剂的比较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37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TypicalSCRSystem38SCR催化剂设计中要考虑其它因素–催化剂的寿命–SO2到SO3的转化率–使用NH3的烟气最低温度–高温下催化剂的烧结–As的毒化–碱土金属（ＣａＯ）–碱金属（Na，K）的毒化–卤素（Ｃｌ）的毒化–飞灰磨损TypicalSCRSystem39SCR催化剂安装TypicalSCRSystem40TypicalSCRSystemSCR催化剂安装41TypicalSCRSystemSCR催化剂安装42TypicalSCRSystemSCR催化剂安装43TypicalSCRSystemSCR催化剂的吹灰44TypicalSCRSystemSCR催化剂的吹灰45五.SCR装置的影响–空预器46对空预器的影响–烟气中部分SO2转化成SO3–由于SO3的增加，由此酸腐蚀和酸沉积堵灰程度增加–NH3+SO3+H2ONH4HSO4/(NH4)2SO4–NH4HSO4沉积温度150~200℃，粘度较大，加剧对空气预热器换热元件的堵塞和腐蚀–空气预热器热端压差增加，空气预热器漏风略有增加47采取的措施–采用多介质吹灰器–空气预热器由高中低温段改为高低温两段，取消中温段，避免空预器在NH4HSO4沉积温度区域分段。–换热元件选用合适的板型–在空预器冷段采用镀搪瓷元件–严格控制漏氨率–采用较低的SO2到SO3的转化率484950515253THEEND