烟气脱硝系统和设备介绍

1. 烟气脱硝系统和设备介绍

2. CONTENTS • 概述 • SCR系统组成 • SCR系统主要设备 • 催化剂的选型

3. 一. 概述 • ＮＯｘ的控制技术 • ＮＯｘ对环境的影响 • ＮＯｘ的形成机理

4. General NOX 对人类健康和环境的影响 • NOX+Hydrocarbon +O2 +Sunlight +Others • 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

5. General 环境中NOX来源

6. 火电厂污染物排放标准(GB13223-2003) General • 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) • Vdaf>20% 450 • 10%≤Vdaf≤20% 650 • Vdaf<10% 1100

7. General NOX 形成机理 A. 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

8. General NOX 形成机理 B. 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

9. General NOX 形成机理 C. 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NO HCN化合物＋O2＝＝》NO • 对于燃煤锅炉，快速型NOx所占份额一般低于5％。

10. General NOX 的控制 技术 • 燃烧中NOx生成的控制 • 烟气中NOx的脱除

11. General 燃烧中NOX 生成的控制 • 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

12. General 烟气中NOx脱除－－ＳＮＣＲ & SCR • 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。

13. General NOx脱除技术－ＳＮＣＲ

14. General NOx脱除技术－ＳＮＣＲ • 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

15. General NOx脱除技术－－SCR B. 选择性催化还原法 (SCR) • 主要反应 4NO + 4NH3 + O2→ 4N2 + 6H2O 2NO2 + 4NH3 + O2 → 3N2 + 6H2O 6NO2 + 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。

16. General NOx脱除技术－ＳＣＲ a) 高尘ＳＣＲ系统－－首选　ｂ）低尘ＳＣＲ系统

17. SCR 布置图

18. Typical SCR System 二. SCR系统组成 • 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

19. 锅炉负荷信号 FIC NOX信号 无水氨储罐 氨的流量分配 氨喷射栅格 烟气 稀释空气 省煤器 锅炉 SCR 反应器 空预器 烟气出口 氨蒸发器 ＳＣＲ的系统构成 Typical SCR System

20. Typical SCR System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

21. Typical SCR System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. Typical SCR System • NH3喷射栅格ＡＩＧ • 静态混合器 Photo courtesy of Siemens’ Flow Model Tests brochure, 1998. 氨的喷射栅格和静态混合器

23. Typical SCR System 氨的流量分配阀门站ＭＶＳ 烟气/氨的混合

24. Typical SCR System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

25. Typical SCR System 反应剂原料 氨的储备与供应系统

26. Typical SCR System 氨的储备与供应系统 氨的存储系统

27. Typical SCR System 氨的储备与供应系统 氨的蒸发器

28. Typical SCR System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

29. SCR Bypass Ammonia Injection System Seal Air Piping SCR Reactor Damper Economizer Bypass Damper Catalyst Layer Economizer Sootblower Future Sootblower Future Catalyst Damper Air Heater From Ammonia Storage System To Precipitator Existing Structural Steel New Structural Steel Typical SCR System 烟道系统 要点 • 省煤器旁路 • 反应器旁路

30. Typical SCR System 烟道系统

31. Typical SCR System三.SCR系统主要设备 • ＳＣＲ的控制系统 DCS、PLC 仪表、盘柜等

32. Typical SCR System SCR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 Typical SCR System 四 .催化剂 4NO + 4NH3 + O2→4N2 + 6H2O 2NO2 + 4NH3 + O2 → 3N2 + 6H2O 6NO2 + 8NH3→ 7N2 + 12H2O

34. Typical SCR System 催化剂型式 波纹板式 蜂窝式 板式

35. 板式 Argillon Babcock Hitachi (BHK) 波纹板式 Haldor Topsoe Hitachi Zosen (Hitz) Typical SCR System 催化剂主要的供应商 • 蜂窝式 • Cormetech • Argillon • Ceram • CCIC • 东方凯瑞特

36. Typical SCR System 板式和蜂窝式催化剂的比较

37. Typical SCR System • 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 催化剂选型主要因素

38. Typical SCR System SCR 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

39. Typical SCR System SCR 催化剂安装

40. Typical SCR System SCR 催化剂安装

41. Typical SCR System SCR 催化剂安装

42. Typical SCR System SCR 催化剂安装

43. Typical SCR System SCR 催化剂的吹灰

44. Typical SCR System SCR 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+H2ONH4HSO4/(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