脱硝系统介绍---英力特化工股份有限公司热电分公司(2)

1、脱硝系统培训材料脱硝系统培训材料 150MW锅炉锅炉SCR脱硝系统脱硝系统 运行介绍运行介绍 金金 鑫鑫 （宁夏英力特化工股份有限公司热电分公司）（宁夏英力特化工股份有限公司热电分公司） 目目 录录 1 脱硝的基本理论脱硝的基本理论 2 脱硝系统及设备脱硝系统及设备 3 脱硝系统的启动与停止脱硝系统的启动与停止 4 脱硝系统的运行监视脱硝系统的运行监视 5 脱硝系统异常分析处理脱硝系统异常分析处理 6 氨站的运行管理氨站的运行管理 我国氮氧化物的排放量中有我国氮氧化物的排放量中有70来自于煤炭的直接燃烧，电力工业来自于煤炭的直接燃烧，电力工业 又是我国的燃煤大户，因此火力发电厂是又是我国的燃煤

2、大户，因此火力发电厂是NOx 排放的主要来源之一。排放的主要来源之一。 降低降低NOx 排放水平主要有两种措施：排放水平主要有两种措施： 一是控制燃烧过程中一是控制燃烧过程中NOx 的生成，即低的生成，即低NOx 燃烧技术；二是对生成的燃烧技术；二是对生成的NOx 进行处理，即烟气进行处理，即烟气 脱硝技术。脱硝技术。 目前应用的烟气脱硝工艺主要有选择性两种，非催化还原法目前应用的烟气脱硝工艺主要有选择性两种，非催化还原法 SNCR（炉膛喷氨法）和选择性催化还原法（炉膛喷氨法）和选择性催化还原法SCR。 （1）SNCR存在温度控制难，存在温度控制难，NH3逃逸率大，氨气泄漏可能造成二次污逃逸率

3、大，氨气泄漏可能造成二次污 染等问题，应用得较少。染等问题，应用得较少。 （2）选择性催化还原法（）选择性催化还原法（SCR），投资较高，但是脱硝效率高，二次污），投资较高，但是脱硝效率高，二次污 染少，且脱硝技术成熟，染少，且脱硝技术成熟，SCR分高粉尘布置和低粉尘布置两种方式。分高粉尘布置和低粉尘布置两种方式。 我公司的脱硝系统采用的我公司的脱硝系统采用的SCR高粉尘布置方式。高粉尘布置方式。 脱硝的基本理论介绍脱硝的基本理论介绍 脱硝的基本理论介绍脱硝的基本理论介绍 *高含尘布置方案 *低含尘布置方案 锅炉锅炉 SCR 反应器反应器 锅炉锅炉 SCR 反应器反应器 ESP 再热装置再热装

4、置 烟囱烟囱 FGD 烟囱烟囱 FGD 空预器空预器 空预器空预器 ESP SCR的基本布置方案的基本布置方案 脱硝的基本理论介绍脱硝的基本理论介绍 采用高含尘布置方案的技术特点采用高含尘布置方案的技术特点 SCR反应器布置在省煤器和空预器之间，烟气未经过除尘。反应器布置在省煤器和空预器之间，烟气未经过除尘。 烟道系统简单，压力损失较小，烟道系统简单，压力损失较小，800Pa。 在不添加催化剂的条件下，氨与氮氧化物的化学反应温度在不添加催化剂的条件下，氨与氮氧化物的化学反应温度 为为900，如果加入氨，部分氨会在高温下分解。，如果加入氨，部分氨会在高温下分解。 如果加入催化剂，反应温度可以降低

5、到如果加入催化剂，反应温度可以降低到320-400。 催化剂一般选用催化剂一般选用TiO2为基体的为基体的V2O5和和WoO3 混合物。混合物。 烟气含尘量较高，烟气中重金属，烟气含尘量较高，烟气中重金属，SO2等含量较高，对催等含量较高，对催 化剂的活性存在不利影响，容易造成下游设备和反应器本化剂的活性存在不利影响，容易造成下游设备和反应器本 体堵灰。体堵灰。 选择性催化还原选择性催化还原(SCR)烟气脱硝技术烟气脱硝技术 v 定义：选择性催化还原脱硝是指在催化剂的作用下，以定义：选择性催化还原脱硝是指在催化剂的作用下，以NH3作作 为还原剂，为还原剂，“有选择性有选择性”地与烟气中的地与烟

6、气中的NOX反应并生成无毒无反应并生成无毒无 污染的污染的N2和和H2O v 原理原理: 4NH3 + 4NO + 8O2 4N2 + H2O 4NH3 + 2NO2 + 8O2 3N2 + 6H2O v 主要工艺条件主要工艺条件: 催化剂主体为氧化钒催化剂主体为氧化钒/氧化钛，温度为氧化钛，温度为 320400, NH4/NOX=11.2，NOX脱除效率为脱除效率为70 90%。 v 应用情况应用情况: 国内国内80%电厂采用。电厂采用。 v 市场前景好。市场前景好。 脱硝的基本理论介绍脱硝的基本理论介绍 脱硝前脱硝前 烟气烟气 NH3 催化剂层 催化剂层 NOx NOx NOx NH3 N

7、H3 NH3 NOx NOx N2 N2 H2O H2O H2O 脱硝后脱硝后 烟气烟气 脱硝的基本理论介绍脱硝的基本理论介绍 脱硝的基本理论介绍脱硝的基本理论介绍 NOX NH3 N2H2O 副作用方程式副作用方程式 SO2 + 1/2 O2 NH3 + SO3 + H2O SO3 NH4 HSO4 基本反应方程式基本反应方程式 SCR原理介绍：原理介绍： v 4NH3 + 4NO + 8O2 4N2 + H2O 4NH3 + 2NO2 + 8O2 3N2 + 6H2O 脱硝的基本理论介绍脱硝的基本理论介绍 SCR的副反应：主要是的副反应：主要是SO2的氧化反应和的氧化反应和NH3与与SO3

8、反应生成反应生成 NH4 HSO4。 （1） SO2的氧化反应的氧化反应 （a）随着温度的升高而加剧。）随着温度的升高而加剧。 （b）催化剂对此反应具有催化作用。）催化剂对此反应具有催化作用。 （2） NH3与与SO3的反应的反应 （a）随着烟气温度的降低而加剧。）随着烟气温度的降低而加剧。 （b）NH4 HSO4为粘性物质，会堵塞催化剂孔隙，降低其活性，为粘性物质，会堵塞催化剂孔隙，降低其活性， 同时还会对下游设备造成危害。同时还会对下游设备造成危害。 脱硝的基本理论介绍脱硝的基本理论介绍 脱硝系统对下游设备的影响脱硝系统对下游设备的影响 烟气中约有烟气中约有1%或更多的或更多的SO2被被S

9、CR催化剂转化为催化剂转化为SO3，为硫酸氢，为硫酸氢 铵形成创造了条件。铵形成创造了条件。 （1）空预器）空预器 （a）硫酸氢铵具有一定的腐蚀性，它在烟气温度）硫酸氢铵具有一定的腐蚀性，它在烟气温度210左右时，开始左右时，开始 从气态凝结为液态，对空预器中温段和冷段形成腐蚀。从气态凝结为液态，对空预器中温段和冷段形成腐蚀。 （b）硫酸氢铵具有很强的粘结性，通常迅速粘在传热元件表面进而吸）硫酸氢铵具有很强的粘结性，通常迅速粘在传热元件表面进而吸 附大量灰分，从而造成空气预热器堵灰。附大量灰分，从而造成空气预热器堵灰。 （2 2）电除尘）电除尘 电除尘的效率受灰尘的比电阻影响很大，烟气经过脱硝

10、后，烟气中电除尘的效率受灰尘的比电阻影响很大，烟气经过脱硝后，烟气中 SOSO3 3浓度提高，对灰尘的比电阻产生一定的影响。浓度提高，对灰尘的比电阻产生一定的影响。 （3 3）脱硫系统）脱硫系统 脱硝后烟气中脱硝后烟气中SOSO3 3浓度提高，由于浓度提高，由于FGDFGD系统对系统对SOSO3 3的脱除率仅有的脱除率仅有50%50%， 导致烟气中导致烟气中SOSO3 3增加增加. . 脱硝系统及设备脱硝系统及设备 脱硝装置一般采用选择性催化还原（SCR）全烟气脱硝；脱硝 装置反应器布置于锅炉省煤器出口与空预器之间，为高温高粉尘布 置。烟气系统不设旁路，脱硝装置采用氨作为还原剂，其供应采用 液

11、氨供应系统。催化剂为蜂窝式(以TiO2为载体，以V2O5为活性成分) 。在设计煤种及校核煤种、锅炉最大工况(BMCR)、处理100%烟 气量条件下，脱硝效率一般不小于70%，出口NOX排放浓度不高于 100mgNm3，NH3逃逸量应控制在3ppm以下，SO2向SO3转化率 小于1%。每台锅炉配有两个反应器。烟气在省煤器出口处被分为两 路，每路烟气并行进入一个垂直布置的SCR反应器里。在反应器里 烟气向下流过均流器、催化剂层，随后进入回转式空气预热器、静 电除尘器、引风机和脱硫系统，最后通过烟囱排入大气。催化剂数 按“21”布置，两层运行，一层备用，可根据脱硝效果要求更换或 添加。 脱硝设备布置

12、包括脱硝设施本体和氨站两部分。脱硝设施本体布置 在锅炉末排钢柱外送风机和一次风机及电除尘器入口烟道的上方； 氨站储存间布置在厂区东北侧废水处理间旁。 为防止堵灰，设置声波吹灰装置，气源来自于厂用压缩空气系统。 脱硝系统及设备脱硝系统及设备 主要工艺流程：主要工艺流程： 公用系统制备的氨气输送至炉前，通过混合器与稀释风混合稀释后进入 烟道，稀释风通过烟道内的涡流混合器与烟气进行充分、均匀的混合后 进入反应器，在催化剂的作用下，氨气与烟气中的NOX反应生成氮气和 水从而达到除去氮氧化物的目的。氨气的喷入量应根据出口浓度及脱硝 效率通过调节门进行调节，喷氨量少会使脱硝效率过低，过大容易导致 氨逃逸率

13、上升造成尾部烟道积灰。 脱硝系统的反应器是布置在省煤器与空气预热器之间，锅炉燃烧产生的 飞灰将流经反应器。为防止反应器积灰，每层反应器入口布置有吹灰器 ，通过吹灰器的定期吹扫来清除催化剂上的积灰。 公用系统氨气的制备过程实际上是液氨的气化过程，液氨存储在液氨储 罐中，引自机组的蒸汽通过氨站蒸发器的加热器对液氨进行加热；液氨 受热蒸发气化成氨气，通过蒸发器后的调节阀可控制缓冲罐内的压力； 蒸发器内的压力和温度可通过调节液氨调节门和蒸汽调节门来控制。 脱硝系统及设备脱硝系统及设备 脱硝系统及设备脱硝系统及设备 脱硝系统构成：脱硝系统构成： （1）烟气系统； （2）SCR反应器 （3）催化剂； （4

14、）催化剂的吹灰系统； （5）仪表压缩空气系统 （6）液氨的卸料系统； （7）氨的空气稀释和喷射系统； （8）液氨的存储和蒸发系统； 脱硝系统及设备脱硝系统及设备 烟气系统烟气系统 烟气系统是指从锅炉尾部低温省煤器下部引出口至SCR反应器本体 入口、SCR反应器本体出口至回转式空预器入口之间的连接烟道。 所有烟道将在适当位置配有足够数量和大小的人孔门和清灰孔，以 便于烟道的维修和检查以及清除积灰。 脱硝系统及设备脱硝系统及设备 SCR反应器反应器 锅炉配置2台SCR反应器，反应器设计成烟气竖直向下流动，反应器 入口将设气流均布装置。反应器内部各类加强板、支架设计成不易 积灰的型式，同时考虑热膨胀

15、的补偿措施。 反应器将设置足够大小和数量的人孔门。 反应器设计还将考虑内部催化剂维修及更换所必须的安装门 SCR反应器将能承受运行温度420不少于5小时的考验，而不产生 任何损坏。 脱硝系统及设备脱硝系统及设备 催化剂催化剂 反应器内催化剂层按照两层，并预留一层设计。催化剂的型式采用 蜂窝式。 蜂窝式催化剂节距7.4mm，壁厚1mm。催化剂设计将考虑燃料中含 有的任何微量元素可能导致的催化剂中毒。 催化剂将能承受运行温度420不少于5小时的考验，而不产生任何 损坏。催化剂保证寿命为24000运行小时。 催化剂寿命的定义： 指催化剂的活性能够满足脱硝系统的脱硝效率不低于78%，且氨 的逃逸率不大

16、于3ppm条件，SO2/SO3转化率不大于1%时，催化剂 的连续使用时间。 脱硝装置在性能考核试验时的NOx脱除率不小于 82% ；氨的逃逸率 不大于3ppm；SO2/SO3转化率小于1%。 脱硝系统及设备脱硝系统及设备 吹灰系统吹灰系统 根据本工程灰份高的特性，设置吹灰器，采用声波吹灰系统，按每 一层催化剂设置6台声波式吹灰器进行设计。预留层吹灰器已预留吹 灰器接口。 声波吹灰器用气引自厂用压缩空气，每炉设置2m3压缩空气储罐，至 各反应器压缩空气母管设置滤网和调压阀，滤网防止杂质进入声波 喇叭，调压阀用于防止压缩空气压力过大对喇叭膜片的破坏。建议 的吹扫频率为每10分钟吹扫10秒，每炉的两

17、个反应器依次吹扫，每 个反应器从最上层开始吹扫，每层的吹灰器依次吹扫。 仪表压缩空气系统仪表压缩空气系统 锅炉房区域仪表用气就近取自锅炉房区域仪表用压缩空气母管，氨 站区域仪表用压缩空气取自厂区仪用压缩空气管道，在氨站区域设 置压缩空气储罐稳压。 脱硝系统及设备脱硝系统及设备 液氨的卸料系统液氨的卸料系统 1 导通卸料的气相、液相管道。卸料时，卸料压缩机将从液氨储罐 抽取氨气加压后压入液氨槽车，因此应首先按此流向打开各手动门 ，只留液氨槽车前手动门保持关闭来控制卸料过程。 2 与槽车司机协调后开启液相手动门。一般槽车压力高于液氨储罐 内压力，手动门开启后，液氨将自流至储罐。压力平衡后可启动卸

18、料压缩机。 3启动卸料压缩机进行卸料。压缩机启动后，槽车内压力将升高，这 样液氨将由槽车流向液氨储罐。 4 槽车内液氨卸净后，根据实际情况决定是否将槽车内气氨打向液 氨储罐。根据有关规定，槽车的空车压力不应过高，因此，如有必 要将需启动压缩机。启动前应调整压缩机的四通阀至向液氨储罐加 压方向，然后启动卸料压缩机。槽车压力合格后停止压缩机，关闭 各手动门。与槽车司机协调解开卸料软管，完成卸料过程。 脱硝系统及设备脱硝系统及设备 氨的空气稀释和喷射系统氨的空气稀释和喷射系统 每台锅炉的两个反应器分别设置两台100%容量的离心式稀释风机， 一用一备。设两套氨/空气混合系统。分别用于两台SCR反应器的

19、氨 与空气的混合。 为保证氨（NH3）注入烟道的绝对安全以及均匀混合，将氨浓度降 低到爆炸极限（其爆炸极限在空气中体积为 1528）下限以下 ，控制在5以内。按此要求以脱硝所需最大供氨量为基准（即脱硝 效率为78时）设计氨稀释风机及氨/空气混合系统。 稀释风机的性能将保证能适将锅炉35100%BMCR负荷工况下正常 运行，并留有一定裕度：风量裕度不低于10%，另加不低于10的 温度裕度；风压裕度不低于20%。 氨/烟气混合均布系统：由氨/空气混合系统来的混合气体喷入位于烟 道内的涡流混合器处，在注入涡流混合器前将设手动调节阀，在系 统投运时可根据烟道进出口检测出的NOx浓度来调节氨的分配量，

20、调节结束后可基本不再调整。 脱硝系统及设备脱硝系统及设备 液氨储存蒸发系统液氨储存蒸发系统 液氨储存、制备、供应系统包括液氨卸料压缩机、储氨罐、液氨蒸 发槽、氨气缓冲槽、稀释风机、混合器、氨气稀释槽、废水泵、废 水池等。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储氨罐内，将储槽 中的液氨输送到液氨蒸发槽内蒸发为氨气，经氨气缓冲槽来控制一 定的压力及其流量，然后与稀释空气在混合器中混合均匀，再送达 脱硝系统。氨气系统紧急排放的氨气则排入氨气稀释槽中，经水的 吸收排入废水池，再经由废水泵送至废水处理厂处理。 氨站还设置了其他辅助的设备 氨气泄漏检

21、测器 ：检测氨气的泄漏； 氮气吹扫系统 ：防止氨气泄漏和系统中残余的空气混合造成危险 v 一般设置一般设置2个反应器，平行布置个反应器，平行布置 v 反应器内设置催化剂床层，布置反应器内设置催化剂床层，布置2 层，预留层，预留1层层 v 反应器为直立式焊接钢结构容器反应器为直立式焊接钢结构容器 v 反应器壳外部设有加固肋及保温反应器壳外部设有加固肋及保温 层层 v 反应器内设置声波吹灰装置反应器内设置声波吹灰装置 v 安装烟气导流、优化分布装置安装烟气导流、优化分布装置 脱硝设备脱硝设备 液氨储存和供应系统包括液氨卸料压缩机、液氨储槽、液液氨储存和供应系统包括液氨卸料压缩机、液氨储槽、液 氨蒸

22、发槽、氨气缓冲槽及氨气稀释槽、废水泵等。氨蒸发槽、氨气缓冲槽及氨气稀释槽、废水泵等。 液氨储槽液氨储槽 液氨卸料压缩机液氨卸料压缩机 脱硝设备脱硝设备 液氨储存和供应系统包括液氨卸料压缩机、液氨储槽、液液氨储存和供应系统包括液氨卸料压缩机、液氨储槽、液 氨蒸发槽、氨气缓冲槽及氨气稀释槽、废水泵等。氨蒸发槽、氨气缓冲槽及氨气稀释槽、废水泵等。 氨气稀释槽氨气稀释槽 氨气缓冲罐氨气缓冲罐 脱硝设备脱硝设备 液氨储存和供应系统包括液氨卸料压缩机、液氨储槽、液液氨储存和供应系统包括液氨卸料压缩机、液氨储槽、液 氨蒸发槽、氨气缓冲槽及氨气稀释槽、废水泵等。氨蒸发槽、氨气缓冲槽及氨气稀释槽、废水泵等。 压

23、缩空气储罐压缩空气储罐液氨气化器液氨气化器 脱硝设备脱硝设备 脱硝设备脱硝设备 稀释风机稀释风机催化剂催化剂 脱硝系统参数脱硝系统参数 脱硝系统参数脱硝系统参数 催化剂催化剂 脱硝系统的启动与停止脱硝系统的启动与停止 SCR的启动的启动 为避免启动过程中温升所产生的膨胀及应力问题，在SCR的启动过 程中应对反应器的温度上升速度加以控制。具体分为两种启动方式： 冷态启动和温态启动。 冷态启动： 锅炉长期停运后，脱硝反应器也处于常温状态，这种启动方式称为 冷态启动。在冷态启动过程中，反应器温度150时，SCR的温升 速度应5/min。 热态启动： 锅炉温态启动时，反应器温度150，SCR的温升速度

24、可达到 50/min，而根据锅炉的启动要求，温态启动的温度上升速度一般不 允许达到这一数值，因此热态SCR启动的温升速度一般不作为主要控 制对象。 系统启动前应首先作好相应的准备工作，投入相关的辅助系统，如 冷却水系统、压缩空气系统等。 脱硝系统的启动与停止脱硝系统的启动与停止 脱硝系统启动： （a）烟气分析仪（CEMS）需较长时间才能达到稳定运行状态，因此， 应该在开始喷氨前一天，将烟气分析仪投入运行。 （b）在锅炉点火前，投运SCR吹灰系统。 （c）检查液氨贮存及氨气蒸发系统具备启动条件，液氨贮存量充足。 投运氨气蒸发系统，供氨压力在0.2MPa左右。 （d）启动稀释风机，确认稀释空气总流

25、量超过3100Nm3/h。 （e）当SCR进口烟气温度在320400时，投入喷氨。 脱硝系统的启动与停止脱硝系统的启动与停止 SCR的停止 首先由切断氨气的供应开始，然后根据停机原因及是否有其它锅炉 脱硝运行决定是否停止氨气制备系统。如只是脱硝系统停止运行， 则反应器的吹灰装置应继续运行。具体步骤如下： 1 接到停止脱硝反应器工作的通知后，首先关闭氨气电动截至阀， 稀释风机应保持运行。 2 关闭氨气母管上的手动截止门，如长时间不投入脱硝系统，可停 止稀释风机。 脱硝系统的运行监视脱硝系统的运行监视 运行中的监视 （1）SCR进、出口温度； （2）进、出口NOx及O2浓度、氨流量； （3）氨逃逸

26、率； （4）脱硝效率在设计值附近。 （5）催化剂进、出口差压 。 （6）吹灰系统程控运行正常，吹扫频率为10s/10min， 脱硝系统异常分析处理脱硝系统异常分析处理 脱硝系统异常分析处理 （a）脱硝效率低 原因： 催化剂失效。 氨分布不均匀。 NOx/O2 分析仪给出信号不正确。 出口NOx设定值过高，入口NOx值过高。 氨量不充足。 处理 检查氨逃逸率、氨气供应压力、管道堵塞情况和各分配支管手 动调节挡板开度、氨流量计及相关控制器。 调整出口NOx设定值为正确值。 在氨逃逸率允许的前提下，增加喷氨量。 检测催化剂测试片，检验失效情况。 如各分配支管流量不均，重新调整。 检查氨喷射管道和喷嘴的堵塞情况。 检查NOx/O2分析仪是否校准过， 烟气采样管是否堵塞或泄露。 脱硝系统异常分析处理脱硝系统异常分析处理 （b）催化剂差压高 原因： 积灰。 烟气量过大。 处理： 检查烟气流量是否过大。 停炉后，用真空吸尘装置清理催化剂表面。 如取样管道堵，吹扫取样管，清除管内杂质。 氨站的运行管理氨站的运行管理 脱硝氨站的出入规定 日常运行规定 液氨接卸规定 其它安全措施 氨站的运行管理氨站的运行管理 脱硝氨站的出入规定 为无人值守岗位，值班人员通过化控室对运行参数进 行远程监控，并辅助工业电视和值