大气污染控制工程课件：Project 1-6 SCR在中国应用的挑战与展望

1、1SCR在中国应用的挑战与展望在中国应用的挑战与展望环01陈天一 胡媛媛 刘雨桐 何娅 李佳育展示思路展示思路2总结与展望挑战与策略背景 介绍背景介绍背景介绍3我国我国SCR技术研究技术研究始始于上世纪于上世纪90年代年代随着我国环保标准日益严格随着我国环保标准日益严格，抢占抢占市场市场SCR脱硝脱硝项目项目尚处于尚处于示范示范阶段阶段，用于严格脱氮地区用于严格脱氮地区发展历程发展历程运行需注意的问题运行需注意的问题 SCR 法系统设计法系统设计催化剂催化剂失活失活旁路烟道的设置旁路烟道的设置催化剂床层设计催化剂床层设计空预器的设计空预器的设计脱硝、脱硫、脱重金属一体化技术的研究脱硝、脱硫、脱

2、重金属一体化技术的研究汞的控制汞的控制背景介绍背景介绍4活性活性 中心中心载体载体催化催化剂剂催化剂种类催化剂种类组成组成特性特性活性组分载体贵金属贵金属Pt, Pd, Rh, AgAl2O3, ZrO2, 沸石等低温活性高；活性温度窗口窄金属氧化物金属氧化物V2O5, WO3, MoO3, MnOx, CoOx, Fe2O3, CuO, CrOxTiO2, Al2O3, ZrO2, 活性炭在300400范围内活性高，热稳定性高，抗中毒性高；低温下活性差沸石沸石Cu, Fe, Cr, Co, Ce等沸石 (ZSM-5, Y型, 型, MOR)活性温度窗口宽；水热稳定性差柱撑黏土柱撑黏土V2O5

3、, Pd, Rh柱撑黏土价格低廉，活性高，抗中毒性强；研究尚不充分碳基材料碳基材料V2O5, CeO2, MnOxAC, ACF, ACH, CNT等比表面积大，化学稳定性强，低温活性高；抗SO2中毒性差挑战与策略挑战与策略5飞灰飞灰 机械作用：磨损、机械作用：磨损、堵塞等堵塞等 化学成分：碱金属、化学成分：碱金属、砷等砷等SO2技术因素技术因素技术因素挑战与策略挑战与策略6 燃用高钙煤、劣质煤差生颗粒大、硬度高、成分复杂的烟尘颗粒技术因素技术因素- -磨损、堵塞磨损、堵塞- -原因原因 飞灰颗粒随烟气撞击催化剂表面，产生切削力 颗粒沉积到催化剂表面导致孔堵塞和通道堵塞技术因素技术因素- -磨

4、损、堵塞磨损、堵塞- -策略策略 选用耐磨的催化剂材料 源头处理去除大颗粒飞灰技术因素技术因素- -磨损、堵塞磨损、堵塞- -挑战挑战挑战与策略挑战与策略7 被被认为认为是对催化剂毒性最大的一类元素是对催化剂毒性最大的一类元素 Cs2O Rb2O K2O Na2O Li2O 实际实际燃煤燃煤烟气烟气中，中，K的含量较高的含量较高，因此，因此K的影响的影响是最显著的是最显著的 当当K2O的质量分数达到的质量分数达到1%时时，催化剂，催化剂的活性的活性几乎完全丧失几乎完全丧失技术因素技术因素-碱金属碱金属-挑战挑战挑战与策略挑战与策略8技术因素技术因素-碱金属碱金属-挑战挑战图图1 K2O含量对含

5、量对V2O5-WO3/TiO2催化剂活性的影响催化剂活性的影响挑战与策略挑战与策略9技术因素技术因素-碱金属碱金属-原因原因K2O的存在使得的存在使得SCR催化剂活性位之一的催化剂活性位之一的Bronsted酸性酸性位位发生发生变化。变化。K2O与催化剂中的与催化剂中的V2O5结合在表面产生结合在表面产生KVO3，与与NH3竞争吸附位点竞争吸附位点挑战与策略挑战与策略10技术因素技术因素-碱金属碱金属-策略策略 高压水清洗高压水清洗+充入空气充入空气+添加化学药剂添加化学药剂效果：效果：有有一定程度的恢复，但不能彻底一定程度的恢复，但不能彻底清除清除 1%的的H2SO4溶液酸洗溶液酸洗再生再生

6、效果：效果：K2O得以完全得以完全清除清除，酸性位点酸性位点增多增多，活性在活性在350500内高于中毒内高于中毒前前，微观形貌和抗压强度均微观形貌和抗压强度均未有很大未有很大改变改变，应用广阔，应用广阔挑战与策略挑战与策略11技术因素技术因素-砷砷-来源广泛、分布不均来源广泛、分布不均 我国多数煤中砷含量平均值不足我国多数煤中砷含量平均值不足8ppm，与其他，与其他产煤国相比，平均值是比较低的。产煤国相比，平均值是比较低的。 但煤田地质条件复杂，一些矿区出现异常富集但煤田地质条件复杂，一些矿区出现异常富集的情况。的情况。 全世界含砷量最高的煤出现在我国贵州省，煤中全世界含砷量最高的煤出现在我

7、国贵州省，煤中砷含量普遍为砷含量普遍为1002000ppm，最高可达，最高可达3.2%。 陕西南部、湖北西部等市县无烟煤中砷的总体水陕西南部、湖北西部等市县无烟煤中砷的总体水平较高，河南义马、山西大同、吉林辽源和湖南平较高，河南义马、山西大同、吉林辽源和湖南资兴等大型矿区局部煤层也分布有含砷较高的煤，资兴等大型矿区局部煤层也分布有含砷较高的煤，但分布范围局限。但分布范围局限。挑战与策略挑战与策略12技术因素技术因素-砷砷-挑战挑战 只要煤中砷的质量分数超过只要煤中砷的质量分数超过310-6，SCR催化剂催化剂寿命将降低寿命将降低30%左右左右 煤煤燃烧过程燃烧过程中由于高温和强烈的氧化作用中由

8、于高温和强烈的氧化作用释放释放 煤燃烧煤燃烧后主后主要存在飞灰中要存在飞灰中技术因素技术因素-砷砷-原因原因 砷化物扩散进入催化剂小孔，与活性位反应砷化物扩散进入催化剂小孔，与活性位反应挑战与策略挑战与策略13技术因素技术因素-砷砷-策略策略应应对对策策略略 从源头减少从源头减少高砷煤燃高砷煤燃气中的砷含量气中的砷含量 改善催化剂的物理特性改善催化剂的物理特性添加活性助剂添加活性助剂MoO3提高抗砷中毒能力提高抗砷中毒能力 改造燃烧锅炉改造燃烧锅炉 采取催化剂再生技术采取催化剂再生技术挑战与策略挑战与策略14技术因素技术因素- SO2 -挑战挑战 煤品煤品位位较低较低，源头脱硫处理不够，源头脱

9、硫处理不够充分充分，燃烧释放，燃烧释放大量大量SO2技术因素技术因素- SO2 原因原因 与与水蒸气水蒸气及及NH3反应生成反应生成(NH4)2SO4和和NH4HSO4，沉积沉积在催化剂表面在催化剂表面 与活性与活性金属金属原子反应原子反应生成金属生成金属硫酸盐硫酸盐 引起引起Lewis酸性位点的大量消失酸性位点的大量消失，以及与氨竞争，以及与氨竞争V2O5 对催化脱硝相关设备的使用寿命具有一定的影对催化脱硝相关设备的使用寿命具有一定的影响响挑战与策略挑战与策略15技术因素技术因素- SO2 -策略策略应对策略应对策略SO3与钙、镁反应生成硫酸与钙、镁反应生成硫酸盐，与飞灰一起在除尘装置盐，与

10、飞灰一起在除尘装置中被除去中被除去使选择性催化还原反应在低使选择性催化还原反应在低温下进行温下进行挑战与策略挑战与策略16管理因素管理因素新标准导向多污染物联合控制管理因素挑战与策略挑战与策略17管理因素管理因素-新标准导向新标准导向-氮氧化物标准的加严氮氧化物标准的加严 GB13223-1991没有规定氮氧化物排放标准没有规定氮氧化物排放标准 GB13223-1996根据锅炉蒸发量规定了第三时段火电厂的排根据锅炉蒸发量规定了第三时段火电厂的排放限值，但是只包括了煤粉锅炉，其中锅炉蒸发量大于放限值，但是只包括了煤粉锅炉，其中锅炉蒸发量大于1000t/h的液态排渣和固态排渣炉排放限值分别为的液态

11、排渣和固态排渣炉排放限值分别为1000mg/m3和和650mg/m3 GB13223-2003中增加了不同燃料的锅炉，且排放限值加严，中增加了不同燃料的锅炉，且排放限值加严，比如燃油锅炉的为比如燃油锅炉的为200mg/m3 GB13223-2011中增加了不同的地区的排放区别，排放更严中增加了不同的地区的排放区别，排放更严格，比如重点地区燃气锅炉为格，比如重点地区燃气锅炉为100mg/m3挑战与策略挑战与策略18管理因素管理因素-新标准导向新标准导向-汞排放的加严汞排放的加严 大气污染物综合排放标准大气污染物综合排放标准（GB16297-1996）中）中的的“现有现有污染源大气污染物排放污染源

12、大气污染物排放限值限值”规定规定汞及其汞及其化合物的最高允许排放浓度为化合物的最高允许排放浓度为0.015 mg/m3火电厂大气污染物排放标准火电厂大气污染物排放标准（GB13223-2011）中的火力发电锅炉及燃气轮机组大气污染物排放中的火力发电锅炉及燃气轮机组大气污染物排放浓度限制规定燃煤锅炉的汞及其污染物的排放限浓度限制规定燃煤锅炉的汞及其污染物的排放限值为值为0.03 mg/m3。挑战与策略挑战与策略19汞的排放汞的排放控制：燃烧控制：燃烧前、前、燃烧燃烧中和中和燃烧后脱汞燃烧后脱汞烟气烟气中汞的中汞的存在存在形式：形式：单质单质汞、二价汞和颗粒态汞、二价汞和颗粒态汞汞烟气气态单质汞的

13、去除是烟气汞污染控制的难点烟气气态单质汞的去除是烟气汞污染控制的难点存在的问题存在的问题脱硝、脱汞装置投资巨大，分别建设会造成很大脱硝、脱汞装置投资巨大，分别建设会造成很大的资金浪费的资金浪费挑战与策略挑战与策略20管理因素管理因素-脱脱硝硝脱汞联合控制脱汞联合控制-最新进展最新进展Yang：通过对比试验得出在整个污染控制：通过对比试验得出在整个污染控制装置装置中添中添加加SCR处理过程后汞处理过程后汞的去的去 除除效率从效率从48%提高到提高到88%周周劲松劲松：SCR反应反应中钒中钒基对单质汞和基对单质汞和HCl均具有均具有吸附吸附作用作用Presto和和Granite：用：用贵金属贵金属

14、钯钯作作催化剂来氧化汞催化剂来氧化汞Straube：SCR-NH3系统系统中中汞汞在在V2O5/TiO2的表面以的表面以化学吸附形式（化学吸附形式（Hg-O）被吸附）被吸附 李俊华：制备李俊华：制备高效高效还原还原NOx和氧化和氧化Hg的的双功能双功能催化剂催化剂总结与展望总结与展望21挑战应对策略煤的品位低高尘源头预处理飞灰中有毒有害物质烟气中硫、汞含量高催化剂应用性能国内自主研发经济效益技术可行性多污染物联合控制新要求开发新型催化剂参考文献参考文献221 李俊华,常化振等. 燃煤烟气脱硝协同除汞控制原理R2 赵毅,朱洪涛等. 燃煤电厂SCR烟气脱硝技术的研究J. 电力环境保护. 2009.23 胡永峰,白永峰. SCR法烟气脱硝技术在火电厂的应用J. 节能技术. 2007.34 王芳群,杜云贵等. 国内燃煤电厂烟气脱硝发展现状及建议J. 研究进展. 20075 Yang H M, Pan W P. Transformation of mercury speciation through the SCR system in power plants J. Journal of Environmental Sciences, 2007,19(2): 181-184.6 He S, Zhou J, Zh