SCR脱硝工程施工管理之浅见

1、S C RS C R 脱 硝 工 程 施 工脱 硝 工 程 施 工技术管理之浅见技术管理之浅见主讲人：樊武军课课 程程 大大 纲纲脱硝技术简介SCR法脱硝技术特点SCR脱硝工程前期策划及技术交底施工程序及进度控制施工工艺管理与检测安全检测及保护措施脱硝技术简介 氮氧化物是造成大气污染的主要污染源之一。通常所说的氮氧化物NOX有多种不同形式：N2O、NO、NO2、N2O3、N2O4和N2O5，其中NO和NO2是重要的大气污染物。我国氮氧化物的排放量中70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NOX排放的主要来源之一。 研究表明，氮氧化物的生成途径有三种：（1）热力型N

2、OX，指空气中的氮气在高温下氧化而生成NOX；（2）燃料型NOx，指燃料中含氮化合物在燃烧过程中进行热分解，继而进一步氧化而生成NOX；（3）快速型NOX，指燃烧时空气中的氮和燃料中的碳氢离子团如CH等反应生成NOX。在这三种形式中，快速型NOX所占比例不到5；在温度低于1300时，几乎没有热力型NOX。对常规燃煤锅炉而言，NOX主要通过燃料型生成途径而产生。控制NOX排放的技术指标可分为一次措施和二次措施两类，一次措施是通过各种技术手段降低燃烧过程中的NOX生成量；二次措施是将已经生成的NOX通过技术手段从烟气中脱除。 降低NOX排放主要有两种措施。一是控制燃烧过程中NOX的生成，即低NOX

3、燃烧技术；二是对生成的NOX进行处理，即烟气脱硝技术。脱硝技术简介1.1.低低NONOX X燃烧技术燃烧技术 为了控制燃烧过程中NOX的生成量所采取的措施原则为：（1）降低过量空气系数和氧气浓度，使煤粉在缺氧条件下燃烧；（2）降低燃烧温度，防止产生局部高温区；（3）缩短烟气在高温区的停留时间等。低NOX燃烧技术主要包括如下方法：1.1空气分级燃烧 燃烧区的氧浓度对各种类型的 NOX生成都有很大影响。当过量空气系数a1，燃烧区处于“贫氧燃烧”状态时，对于抑制在该区中NOX的生成量有明显效果。根据这一原理，把供给燃烧区的空气量减少到全部燃烧所需用空气量的70左右，从而即降低了燃烧区的氧浓度也降低了

4、燃烧区的温度水平。因此，第一级燃烧区的主要作用就是抑制NOX的生成并将燃烧过程推迟。燃烧所需的其余空气则通过燃烧器上面的燃尽风喷口送入炉膛与第一级所产生的烟气混合，完成整个燃烧过程。炉内空气分级燃烧分轴向空气分级燃烧（OFA 方式）和径向空气分级。轴向空气分级将燃烧所需的空气分两部分送入炉膛：一部分为主二次风，约占总二次风量的7085，另一部分为燃尽（OFA），约占总二次风量的1530。炉内的燃烧分为三个区域，热解区、贫氧区和富氧区。径向空气分级燃烧是在与烟气流垂直的炉膛截面上组织分级燃烧。它是通过将二次风射流部分偏向炉墙来实现的。空气分级燃烧存在的问题是二段空气量过大，会使不完全燃烧损失增大

5、；煤粉炉由于还原性气氛易结渣、腐蚀。1.2燃料分级燃烧 在主燃烧器形成的初始燃烧区的上方喷入二次燃料，形成富燃料燃烧的再燃区，NOX进入本区将被还原成N2。为了保证再燃区不完全燃烧产物的燃尽，在再燃区的上面还需布置燃尽风喷口。改变再燃烧区的燃料与空气之比是控制NOX排放量的关键因素。存在问题是为了减少不完全燃烧损失，需加空气对再燃区烟气进行三级燃烧，配风系统比较复杂。1.3烟气再循环 该技术是把空气预热器前抽取的温度较低的烟气与燃烧用的空气混合，通过燃烧器送入炉内从而降低燃烧温度和氧的浓度，达到降低NOX生成量的目的。存在的问题是由于受燃烧稳定性的限制，一般再循环烟气率为1520，投资和运行费

6、较大，占地面积大。脱硝技术简介1.41.4低低NOx NOx 燃烧器燃烧器 通过特殊设计的燃烧器结构（LNB）及改变通过燃烧器的风煤比例，以达到在燃烧器着火区空气分级、燃烧分级或烟气再循环法的效果。在保证煤粉着火燃烧的同时，有效抑制NOx 的生成。如燃烧器出口燃料分股：浓淡煤粉燃烧。在煤粉管道上的煤粉浓缩器使一次风分成水平方向上的浓淡两股气流，其中一股为煤粉浓度相对高的煤粉气流，含大部分煤粉；另一股为煤粉浓度相对较低的煤粉气流，以空气为主。我国低NOX燃烧技术起步较早，国内新建的300MW 及以上火电机组已普遍采用LNBS技术。对现有100300MW机组也开始进行LNB技术改造。采用LNB技术

7、，只需用低NOX燃烧器替换原来的燃烧器，燃烧系统和炉膛结构不需作任何更改。 表1所示为脱硝技术的一般比较，从表中可看出，低氮燃烧技术的脱硝效率仅有2540，单靠这种技术已无法满足日益严格的环保法规标准。对我国脱硝而言，烟气脱硝技术将势在必行。脱硝技术简介脱硝技术简介表1 脱硝技术一般比较所采用的技术脱硝效率（%）工 程 造 价运运 行行 费费 用用低氮燃烧技术2540较低低SNCRSNCR技术2540低中等LNB+SNCRLNB+SNCR技术4070中等中等SCRSCR技术8090高中等SNCR/SCRSNCR/SCR混合技术4080中等中等2.2.烟气脱硝技术烟气脱硝技术2.1炉膛喷射法 实

8、质是向炉膛喷射还原性物质，可在一定温度条件下还原已生成的NOX，从而降低NOX的排放量。包括喷水法、二次燃烧法（喷二次燃料即前述燃料分级燃烧）、喷氨法等。 喷氨法亦称选择性非催化还原法（SNCR），是在无催化剂存在条件下向炉内喷入还原剂氨或尿素，将NOX还原为N2和H2O。还原剂喷入锅炉折焰角上方水平烟道（9001000），在NH3/NOX摩尔比23情况下，脱硝效率3050。在950左右温度范围内，反应式为：4NH3+4NOO24N2+6H2O；当温度过高时，会发生如下的副反应，又会生成NO：4NH3+5O24NO+6H2O 当温度过低时，又会减慢反应速度，所以温度的控制是至关重要的。该工艺不

9、需催化剂，但脱硝效率低，高温喷射对锅炉受热面安全有一定影响。存在的问题是由于温度随锅炉负荷和运行周期而变化及锅炉中NOX浓度的不规则性，使该工艺应用时变得较复杂。在同等脱硝率的情况下，该工艺的NH3耗量要高于SCR工艺，从而使NH3 的逃逸量增加。脱硝技术简介2.2烟气处理法 烟气脱硝技术有气相反应法、液体吸收法、吸附法、液膜法、微生物法等几类。 在众多烟气处理技术中，液体吸收法的脱硝效率低，净化效果差；吸附法虽然脱硝效率高，但吸附量小，设备过于庞大，再生频繁，应用也不广泛；液膜法和微生物法是两个新型技术，还有待发展；脉冲电晕法可以同时脱硫脱硝，但如何实现高压脉冲电源的大功率、窄脉冲、长寿命等

10、问题还需要解决；电子束法技术能耗高，并且有待实际工程应用检验；SNCR法氨的逃逸率高，影响锅炉运行的稳定性和安全性等问题；目前脱硝效率高，最为成熟的技术是SCR 技术。表2所示为烟气脱硝技术比较。脱硝技术简介脱硝技术简介表2 烟气脱硝技术比较方 法原 理技 术 特 点催化分解法在催化剂作用下，使NO直接分解为N2和O2。主要的催化剂有过渡金属氧化物、贵金属催化剂和离子交换分子筛等。不需耗费氨，无二次污染。催化活性易被抑制，二氧化硫存在时催化剂中毒问题严重，还未工业化。选择性非催化还原法用氨或尿素类物质使NOx 还原为N2和H2O。效率较高，操作费用较低，技术已工业化。温度控制较难，氨气泄漏可能

11、造成二次污染。选择性催化还原法在特定催化剂作用下，用氨或其它还原剂选择性地将NOx还原为N2和H2O。脱除率高，被认为是最好的烟气脱硝技术。投资和操作费用大，也存在NH3的泄漏。固体吸附法吸附对于小规模排放源可行，具有耗资少，设备简单，易于再生。但受到吸附容量的限制，不能用于大排放源。电子束法用电子束照射烟气，生成强氧化性OH基、O原子和NO2，这些强氧化基团氧化烟气中的二氧化硫和氮氧化物，生成硫酸和硝酸，加入氨气，则生成硫硝铵复合盐。技术能耗高，并且有待实际工程应用检验。湿法脱硝先用氧化剂将难溶的NO氧化为易于被吸收的NO2，再用液体吸收剂吸收。脱除率较高，但要消耗大量的氧化剂和吸收剂，吸收

12、产物造成二次污染。SCR法脱硝技术特点1.1.原理及流程原理及流程 SCR 技术是还原剂（NH3、尿素）在催化剂作用下，选择性地与NOx反应生成N2和H2O，而不是被O2所氧化，故称为“选择性”。主要反应如下：4NH3+4NOO24N2+6H2O4NH3+2NO2O26N2+6H2O SCR系统包括催化剂反应室、氨储运系统、氨喷射系统及相关的测试控制系统。SCR工艺的核心装置是脱硝反应器，有水平和垂直气流两种布置方式，如图1所示。在燃煤锅炉中，烟气中的含尘量很高，一般采用垂直气流方式。(a) 垂直气流 (b) 水平气流 图1SCR法脱硝技术特点SCR法脱硝技术特点 按照催化剂反应器在烟气除尘器

13、之前或之后安装，可分为“高飞灰”或“低飞灰”脱硝，如图2 所示。采用高尘布置时，SCR 反应器布置在省煤器和空气预热器之间。优点是烟气温度高，满足了催化剂反应要求。缺点是烟气中飞灰含量高，对催化剂防磨损、堵塞及钝化性能要求更高。对于低尘布置，SCR 布置在烟气脱硫系统和烟囱之间。烟气中的飞灰含量大幅降低，但为了满足温度要求，需要安装烟气加热系统，系统复杂，运行费用增加，故一般选择高尘布置方式。(a) 高尘布置 (b) 低尘布置SCR法脱硝技术特点高尘布置SCR法脱硝技术特点低尘布置SCR法脱硝技术特点2.主要影响因素 在SCR系统设计中，最重要的运行参数是烟气温度、烟气流速、氧气浓度、SO3浓

14、度、水蒸汽浓度、钝化影响和氨逃逸等。烟气温度是选择催化剂的重要运行参数，催化反应只能在一定的温度范围内进行，同时存在催化的最佳温度，这是每种催化剂特有的性质，因此烟气温度直接影响反应的进程；而烟气流速直接影响 NH3与NOX的混合程度，需要设计合理的流速以保证NH3与NOX充分混合使反应充分进行；同时反应需要氧气的参与，当氧浓度增加催化剂性能提高直到达到渐近值，但氧浓度不能过高，一般控制在2%3；氨逃逸是影响SCR系统运行的另一个重要参数，实际生产中通常是多于理论量的氨被喷射进入系统，反应后在烟气下游多余的氨称为氨逃逸，NOX脱除效率随着氨逃逸量的增加而增加，在某一个氨逃逸量后达到一个渐进值；

15、另外水蒸气浓度的增加使催化剂性能下降，催化剂钝化失效也不利于SCR系统的正常运行，必须加以有效控制。SCR法脱硝工程前期策划及技术交底望亭脱硝工程流程图望亭脱硝图片SCR法脱硝工程前期策划及技术交底SCR法脱硝工程前期策划及技术交底望亭脱硝图片-氨区卸氨压缩机蒸发器缓冲罐氨气稀释罐液氨储罐废水泵喷淋水泵SCR法脱硝工程前期策划及技术交底望亭脱硝图片-SCR区SCR法脱硝工程前期策划及技术交底望亭脱硝图片-喷氨格栅SCR法脱硝工程前期策划及技术交底望亭脱硝图片-喷氨格栅SCR法脱硝工程前期策划及技术交底望亭脱硝图片-催化剂SCR法脱硝工程前期策划及技术交底望亭脱硝图片-催化剂SCR法脱硝工程前期

16、策划及技术交底望亭脱硝图片-声波吹灰器SCR法脱硝工程前期策划及技术交底望亭脱硝图片-稀释风机SCR法脱硝工程前期策划及技术交底1.设备选型策划 催化剂 膨胀节 液氨储罐 阀门 垫片2.施工策划 设备保管（场地） 设备安装（与锅炉、除尘的交叉）3. 技术交底3.1业主、监理单位技术交底3.2施工单位技术交底 （脱硝工艺性质【化学】 与常规电力施工的区别 保护措施的可靠性 与相关系统的衔接 脱硝装置的副作用） 施工程序及进度控制1.氨区与SCR区的关系2.氨区施工程序 土建设备安装管道阀门安装电控安装防腐施工调试（绿化）3.SCR区施工程序 主机框架基础移交钢结构安装反应器壳体（含整流格栅）及烟道安装管道及附属设备安装保温施工催化剂安装（锅炉冲管后【油烟】 检修步道）油漆施工调试4.进度控制 设计设备施工环境施工程序（方案）施工工艺管理与检测1.液氨（气氨）管道焊接（氩弧焊 内部冲氩 探伤 表面处理）2.喷淋管出水孔（机械钻孔 直线度）3.废水泵、喷淋水泵入口管道（低入口 分别设置）4.消防管道试压及内部清洁5.烟道与反应器安装（采取分片安装减少高空作业量）6.烟道与反应器的焊接检测（煤油渗透 真空法）7.定位块、膨胀节的膨胀量预留（充分考虑三维膨胀）8.连接件的复检