燃煤机组脱硝技术

1、1 1、火电厂脱硝研究背景：、火电厂脱硝研究背景：二二 技术概述技术概述 NONOx x的来源：的来源： 燃料燃烧燃料燃烧 NONOx x的组成：的组成： 9 95%NO5%NO，5%NO5%NO2 2 NONOx x的危害：的危害： 损害人体健康、形成酸雨、损害人体健康、形成酸雨、 光化学烟雾、臭氧空洞光化学烟雾、臭氧空洞 NONOx x的排放量：的排放量：4804801900mg/Nm31900mg/Nm3 我国对火电厂我国对火电厂NOxNOx的控制标准：的控制标准： GB13223-2011 GB13223-2011燃料和热能燃料和热能转化设施类转化设施类型型污染物项目适用条件适用条件限

2、值限值（mg/Nm3mg/Nm3）污染物监控污染物监控位置位置燃煤锅炉燃煤锅炉烟尘烟尘全部全部3030烟囱或烟道烟囱或烟道SO2SO2新建锅炉新建锅炉100100现有锅炉现有锅炉200200氮氧化物（以氮氧化物（以NO2NO2计）计）全部全部100100200200燃油锅炉燃油锅炉新建锅炉新建锅炉100100现有锅炉现有锅炉200200燃气轮机组燃气轮机组然天然气然天然气100100燃其他气体燃其他气体2002002 2、 GB13223-2011GB13223-2011火电厂大气污火电厂大气污染物排放标准染物排放标准 ：二二 技术概述技术概述3 3、 主要控制方法主要控制方法 ：燃烧过程中：

3、燃烧过程中： 空气分级燃烧空气分级燃烧 、浓淡燃烧、浓淡燃烧、 烟气再循环、低氮燃烧器等烟气再循环、低氮燃烧器等燃烧过程后：燃烧过程后： SCR SCR 选择性催化还原法选择性催化还原法 SNCR SNCR 选择性非催化还原法选择性非催化还原法 二二 技术概述技术概述净化类净化类型型 低低NOXNOX技术技术 降低降低NOXNOX排排放的效率放的效率备注备注燃烧过燃烧过程中程中 低氮燃烧器低氮燃烧器 3050% 3050% 影响炉内燃烧，易引起炉内结渣，影响炉内燃烧，易引起炉内结渣，不能彻底解决问题不能彻底解决问题无安装空间要求无二次污染，较无安装空间要求无二次污染，较经济经济 SNCRSNC

4、R3045% 3045% 氨逃逸的量大，控制困难氨逃逸的量大，控制困难效率低，经济性中，空间需求小效率低，经济性中，空间需求小 燃烧过燃烧过程后程后SCR SCR 90%90%以上以上 脱硝率高，氨逃逸量小脱硝率高，氨逃逸量小造价高，安装空间大造价高，安装空间大 4 4、技术比较、技术比较: :二二 技术概述技术概述 1 1、脱硝去除率高，可达、脱硝去除率高，可达90%90%以上；以上； 2 2、工艺成熟稳定，设备可用率达、工艺成熟稳定，设备可用率达98%98% ； 3 3、运转操作单纯，与锅炉容易协调；、运转操作单纯，与锅炉容易协调； 4 4、 NH3NH3逃逸率低，可达逃逸率低，可达2 2

5、5ppm5ppm ； 5 5、几乎无二次污染、几乎无二次污染 6 6、占地较大，投资费用较高。、占地较大，投资费用较高。SCRSCR工艺是目前世界上先进的电站烟气脱硝技术，在全球烟工艺是目前世界上先进的电站烟气脱硝技术，在全球烟气脱硝领域市场占有率高达气脱硝领域市场占有率高达98%98%。5 5、SCR SCR 技术特点：技术特点：二二 技术概述技术概述1 1、技术来源：、技术来源：二二 凯迪公司凯迪公司SCR SCR 技术介绍技术介绍2、 SCR技术引进许可文件：技术引进许可文件： B BW W公司公司3030多年来一直从事电站锅炉的研制，同时也多年来一直从事电站锅炉的研制，同时也致力于空气

6、污染治理技术的研发，目前在控制致力于空气污染治理技术的研发，目前在控制NONOx x、SOSO2 2、粉、粉尘以及汞排放领域取得了显著的成果和业绩。尘以及汞排放领域取得了显著的成果和业绩。 19821982年开始年开始SCRSCR烟气脱硝技术的研发应用，烟气脱硝技术的研发应用，19861986年第年第一套一套SCRSCR脱硝装置成功投运。脱硝装置成功投运。 B BW W公司在锅炉公司在锅炉SCRSCR应用方面有丰富的业绩和经验，应用方面有丰富的业绩和经验，目前拥有超过目前拥有超过20,000 20,000 MWMW电站电站 的的 脱硝业绩，广泛应用于脱硝业绩，广泛应用于40401000MW10

7、00MW机组。机组。3、美国巴威（、美国巴威（ ）公司介绍：）公司介绍：三三 凯迪公司凯迪公司SCR SCR 技术介绍技术介绍 优化的喷氨系统优化的喷氨系统 优化的静态混合器优化的静态混合器 丰富的爆米花灰处理经验丰富的爆米花灰处理经验 物理模型和物理模型和CDFCDF流场模拟为节约成本提供有利保流场模拟为节约成本提供有利保障障4、 技术特点技术特点三三 凯迪公司凯迪公司SCR SCR 技术介绍技术介绍5、 ：三三 凯迪公司凯迪公司SCR SCR 技术介绍技术介绍1、 ：三三 SCRSCR脱硝技术脱硝技术1)1)主要化学反应：主要化学反应： 4 NO + 4 NH4 NO + 4 NH3 3

8、+ O + O2 2- - 4 N4 N2 2+ 6 H+ 6 H2 2O O 4NH 4NH3 3 + +2NO2NO2 2+ +O O2 2 - 3N3N2 2+6H+6H2 2O O NO + NONO + NO2 2 + 2NH + 2NH3 3 2N2N2 2 + 3H + 3H2 2O ONHNH3 3先被催化剂表面活性先被催化剂表面活性元素吸收后，才能与元素吸收后，才能与NONO2 2发生还原反应生成发生还原反应生成N N2 2和和H H2 2O O。1、 ： 当烟气温度超过规定值当烟气温度超过规定值（430430）时，易发生氨氧化反应，并增加时，易发生氨氧化反应，并增加NONO

9、的浓度和减少有效的浓度和减少有效NH3NH3的量，而且催化剂易的量，而且催化剂易烧结烧结失去活性。失去活性。 在催化剂在催化剂活性物质钒活性物质钒的作用下，烟气中的的作用下，烟气中的SOSO2 2在高温和氧气作用下在高温和氧气作用下一部分被氧化成一部分被氧化成SOSO3 3，称之为，称之为SOSO2 2/SO/SO3 3转化率转化率，该值一般被控制在，该值一般被控制在1.0%1.0%以以内内, ,其高低与烟温、催化剂特性、含氧量、其高低与烟温、催化剂特性、含氧量、SOSO2 2浓度有关。浓度有关。 由于运行由于运行SCRSCR时，烟气中时，烟气中SOSO3 3浓度升高，在低温（浓度升高，在低温

10、（320320）条件下，）条件下，易生成易生成硫酸氨和硫酸氢氨硫酸氨和硫酸氢氨，将会在催化剂和下游设备上沉积腐蚀；，将会在催化剂和下游设备上沉积腐蚀；2)2)间接化学反应：间接化学反应：三三 SCRSCR脱硝技术脱硝技术反应器反应器 催化剂催化剂烟道系统烟道系统 吹灰系统吹灰系统氨稀释及喷射系统氨稀释及喷射系统 混合器（若有）混合器（若有）挡板门密封系统（若有）挡板门密封系统（若有）氨存储制备系统氨存储制备系统2、 SCR主要主要：三三 SCRSCR脱硝技术脱硝技术200MW及以上机组锅炉SCR系统流程图锅炉省煤器空气预热器送风机除尘器烟气脱硫系统催化剂SCR反应器氨/空气稀释混合器氨蒸发器氨

11、储罐催化剂催化剂引风机热风喷氨格栅稀释风机蒸汽或压缩空气吹灰设备高温旁路蒸汽或电液氨槽车卸氨压缩机混合器火电厂火电厂SCR典型系统流程：典型系统流程： 位置：位置：布置锅炉省煤器出口和空气预热器入口布置锅炉省煤器出口和空气预热器入口高温烟气区域。高温烟气区域。 数量：数量：200MW200MW及以上机组锅炉一般采用外置的及以上机组锅炉一般采用外置的回转式空预器，回转式空预器，SCRSCR反应器可按空预器的台数配置，反应器可按空预器的台数配置，即一台空预器配一个即一台空预器配一个SCRSCR反应器。反应器。 形式：形式：竖直矩形立方体，上部入口有烟气整流竖直矩形立方体，上部入口有烟气整流分配器，

12、底部一般不考虑灰斗，采用分配器，底部一般不考虑灰斗，采用Q345Q345钢制造。钢制造。 大小：大小：截面尺寸和高度主要取决于流通烟气量、截面尺寸和高度主要取决于流通烟气量、催化剂的模块尺寸及要求的脱硝率等。催化剂的模块尺寸及要求的脱硝率等。1)1)反应器：反应器：三三 SCRSCR脱硝技术脱硝技术2、 SCR主要主要：2)2)催化剂：催化剂：四四 SCRSCR脱硝技术脱硝技术2、 SCR主要主要：WOWO3 3 / MoO / MoO3 3TiOTiO2 2（载体）（载体）目前国外目前国外SCRSCR中催化反应塔中催化反应塔清灰方式主要分为清灰方式主要分为蒸汽吹灰和声波吹灰。蒸汽吹灰和声波吹

13、灰。 蒸汽吹灰：蒸汽吹灰：清灰彻底，能有效清除积灰。但消耗蒸汽量大，机械维护清灰彻底，能有效清除积灰。但消耗蒸汽量大，机械维护量大，运行费用高，操作不当，可能造成烟气过湿，造成量大，运行费用高，操作不当，可能造成烟气过湿，造成粘灰和腐蚀。粘灰和腐蚀。 3)3)吹灰系统：吹灰系统：四四 SCRSCR脱硝技术脱硝技术2、 SCR主要主要： 声波吹灰器声波吹灰器是通过声波发生器将压缩空气是通过声波发生器将压缩空气调制成高强声波，声波在塔内空间里传播，引起调制成高强声波，声波在塔内空间里传播，引起催化剂表面积灰粒子循环往复的振动，对灰粒之催化剂表面积灰粒子循环往复的振动，对灰粒之间及管壁之间的结合力起

14、到减弱和破坏的作用，间及管壁之间的结合力起到减弱和破坏的作用，同时在灰粒本身重量或烟气冲刷力作用下，不能同时在灰粒本身重量或烟气冲刷力作用下，不能连续沉积，同时部分被烟气带走。连续沉积，同时部分被烟气带走。优点是投资低，运行费用低，但不能有效地优点是投资低，运行费用低，但不能有效地移除积灰，只能防止粉尘沉积。移除积灰，只能防止粉尘沉积。3)3)吹灰系统：吹灰系统：四四 SCRSCR脱硝技术脱硝技术2、 SCR主要主要：氨/空气稀释混合器喷氨格栅稀释风机（100%容量）锅炉一次风来自氨蒸发器NH3AIR4)4)氨稀释及喷射系统氨稀释及喷射系统 ：三三 SCRSCR脱硝技术脱硝技术2、 SCR主要

15、主要：喷氨系统喷氨格栅（AIG）喷氨系统典型的阀门组站脱硝高效率对烟气流速、浓度、温度的不平衡高效修正对混合长度要求降至最低现场调试的时间大幅降低，由几周缩短到几天氨逃逸率降低，减少氨的消耗5)5)静态混合器静态混合器B&WB&W专利技术：专利技术：三三 SCRSCR脱硝技术脱硝技术2、 SCR主要主要：1 1、脱硝率：、脱硝率：808090%90%；2 2、氨逃逸率：、氨逃逸率：3ppm3ppm；3 3、SOSO2 2/SO/SO3 3转化率：转化率： 1.0 %;1.0 %;4 4、催化剂使用寿命：、催化剂使用寿命：20000 20000 24000h 24000h；5 5、脱硝装置阻力：

16、、脱硝装置阻力：800 800 1000Pa 1000Pa；6 6、氨消耗量：脱除、氨消耗量：脱除1kgNO1kgNOx x约需约需0.4kgNH0.4kgNH3 3。三三 SCRSCR脱硝技术脱硝技术4、 SCR装置主要性能考核指标：装置主要性能考核指标：SCRSCR反应器通常布置在电站锅炉省煤器出口和空气预热器之反应器通常布置在电站锅炉省煤器出口和空气预热器之间间, , 此时气体温度为此时气体温度为320320400400，是脱硝反应的最佳温度，是脱硝反应的最佳温度区间。区间。 根据空预器的位置一般分为以下两种：根据空预器的位置一般分为以下两种：1 1、空预器内置型空预器内置型：空预器布置

17、于炉后竖井底部，：空预器布置于炉后竖井底部， SCRSCR反应反应器布置在锅炉外侧，锅炉本体与常规锅炉布置一致，脱硝器布置在锅炉外侧，锅炉本体与常规锅炉布置一致，脱硝装置布置在空气预热器出口至除尘器进口之间的烟道支架装置布置在空气预热器出口至除尘器进口之间的烟道支架上。见附图所示，图中的尺寸为上。见附图所示，图中的尺寸为600MW600MW等级锅炉脱硝设备的等级锅炉脱硝设备的参考尺寸。锅炉本体在设计时需考虑烟气的接口，留出足参考尺寸。锅炉本体在设计时需考虑烟气的接口，留出足够的距离，钢构架设计应考虑脱硝设备传递的荷载。够的距离，钢构架设计应考虑脱硝设备传递的荷载。SCRSCR反反应器支架需考虑

18、空预器出口烟道荷载，或在空预器出口烟应器支架需考虑空预器出口烟道荷载，或在空预器出口烟道支架基础上设立道支架基础上设立SCRSCR反应器支架，大部分的改造项目均为反应器支架，大部分的改造项目均为此方式布置，也可用于此方式布置，也可用于SCRSCR的新建机组，布置较紧凑。的新建机组，布置较紧凑。SCR系统布置：系统布置：三三 SCRSCR脱硝技术脱硝技术空预器内置型2 2、空预器外拉型空预器外拉型：空预器与：空预器与SCRSCR反应器均布置在反应器均布置在锅炉外侧，锅炉外侧，SCRSCR反应器支架和空预器的支架同时反应器支架和空预器的支架同时考虑考虑 ，另需增加两个柱距，见附图二所示。此，另需增

19、加两个柱距，见附图二所示。此方式比较适合带方式比较适合带SCRSCR的新建机组，虽然增大了机的新建机组，虽然增大了机组的占地，但布置方式较为灵活，烟气比较流畅，组的占地，但布置方式较为灵活，烟气比较流畅，阻力较小，分布均匀，有利于脱硝系统的性能。阻力较小，分布均匀，有利于脱硝系统的性能。三三 SCRSCR脱硝技术脱硝技术SCR系统布置：系统布置：1 1）还原剂种类：）还原剂种类： 液氨纯液氨纯 NHNH3 3 （99.5%)99.5%) 氨水氨水NHNH3 3 （20%20%29%29%） H H2 20 0 尿素尿素 CO ( NHCO ( NH2 2 ) ) 2 2 （固体或（固体或40%

20、40%溶液）溶液）三三 SCRSCR脱硝技术脱硝技术尿素尿素氨水氨水液氨液氨氨的耗量氨的耗量1 11 11 1还原剂的耗量还原剂的耗量1.81.85.15.11 1初始投资初始投资1.81.81 11.61.6运行费用运行费用0.40.41 10.30.3风险管理风险管理小小小小显著显著三三 SCRSCR脱硝技术脱硝技术3 3）氨系统布置要求氨系统布置要求: : 由于氨属乙类危险品，按国家标准由于氨属乙类危险品，按国家标准要求规定，氨系统设备距离周边建要求规定，氨系统设备距离周边建筑物消防距离一般要求为筑物消防距离一般要求为252530m30m，氨区域内相关设备布置也有规定的氨区域内相关设备布

21、置也有规定的消防距离。占地面积一般为消防距离。占地面积一般为30 x40m30 x40m。4 4）氨系统主要设备氨系统主要设备: : 1 1、 卸氨压缩机卸氨压缩机 2 2、氨储罐、氨储罐 3 3、液氨蒸发器（电、液氨蒸发器（电/ /蒸汽加热）蒸汽加热） 4 4、 氨气缓冲罐（闭式不需要）氨气缓冲罐（闭式不需要） 5 5、氨泄露检测器、氨泄露检测器 6 6、水喷淋消防系统、水喷淋消防系统 三三 SCRSCR脱硝技术脱硝技术 催化剂入口烟气的均匀性催化剂入口烟气的均匀性入口烟气速度偏差入口烟气速度偏差入口烟气温度偏差入口烟气温度偏差入口入口NHNH3 3/NO/NOX X摩尔比绝对偏差摩尔比绝对

22、偏差 催化剂的质量催化剂的质量化学使用寿命化学使用寿命机械使用寿命机械使用寿命氨的逃逸率氨的逃逸率SOSO2 2/SO/SO3 3转化率转化率阻力阻力 工期工期（1）脱硝工艺采用SCR法。（2）脱硝效率不小于80%。（3）脱硝系统不设置烟气旁路系统和省煤器高温旁路系统。（4）脱硝反应器布置在炉后除尘器前送风机室上部。（5）吸收剂以99.6%纯氨为基本方案。（6）脱硝设备年利用小时6837小时，投运时间8000小时。（7）脱硝装置可用率不小于98%。（8）装置服务寿命为30年。（9）脱硝单元系统的控制纳入单元机组DCS 实现。 (10)氨逃逸3ppm，SO2/SO3转化率1%,催化剂使用寿命24

23、000h五五 参考项目技术方案参考项目技术方案项目项目单位单位设计煤种设计煤种校核煤种校核煤种1 1校核煤种校核煤种2 2烟气量烟气量NmNm3 3/h/h1131741 1131741 1134084 1128432 烟气温度烟气温度396396395395394.1 烟气压力烟气压力PaPa-1200-1200-1200-1200-1200-1200NOxNOxmg/Nmmg/Nm3 3450(6% O450(6% O2 2, ,干基干基) ) - - -粉尘浓度粉尘浓度mg/Nmmg/Nm3 332.66 (6% O32.66 (6% O2 2, ,干基干基) ) 36.41 (6% O

24、36.41 (6% O2 2, ,干基干基) ) 13.92 (6% O13.92 (6% O2 2, ,干基干基) ) SOSO2 2mg/Nmmg/Nm3 33614 (6% O(6% O2 2, ,干基干基) ) 4895 (6% O(6% O2 2, ,干基干基) ) 2201 (6% O(6% O2 2, ,干基干基) ) SOSO3 3mg/Nmmg/Nm3 3Cl(HCl)Cl(HCl)mg/Nmmg/Nm3 346.8146.8146.8146.8146.8146.81F(HF)F(HF)mg/Nmmg/Nm3 319.219.219.219.219.219.2五五 参考项目技

25、术方案参考项目技术方案项目项目单位单位数据数据备注备注氨耗量 Kg/h18299.6%液氨电耗 kW 21.9/42 氨区（2台炉公用）/反应区工业用水（冷却水） m3/h 50氨罐等（消防用水） 蒸汽t/h15.2吹灰和氨蒸发 用气量Nm3/h60仪表用系统压降Pa800初装催化剂m3约300初装，蜂窝五五 参考项目技术方案参考项目技术方案项目项目规格型号规格型号 数量数量 备注备注卸料压缩机 Q=0.8m3/min，入口最大吸气压力1.6MPa,出口最高压力2.4Mpa，电机15KW2台两台公用液氨储罐 V70m3，2.614.1m,设计压力：2.2Mpa,设计温度：50 2个液氨蒸发槽

26、蒸发能力400kg/h 2台氨气缓冲槽 V10m3，22002500mm1台氨气稀释槽 2200mm，高度3800mm，V12m3 1台废水坑V=12m3,200020003000mm 1个废水泵 Q=15m3/h，H=40m，N=5.5KW 1台稀释风机 离心风机 Q=6300m3/h，P=5000Pa 2台氨气/空气混合器 DN400、L=1500mm，设计温度50 2个氨喷射格栅 DN400、L=1500mm 2套混合装置2套反应器8.3812.3612.8m，内装催化剂2个吹灰器8台烟道1套五五 参考项目技术方案参考项目技术方案六六 参考项目技术方案参考项目技术方案#2A 混合器#2B

27、 混合器#1B 混合器#1A 混合器来自蒸汽FROM HEATED STEAM SYSTEMAMMONIA TRUCK去氨贮罐UNLOADING SYSTEMANHYDROUS#2 COMPRESSOR#1 COMPRESSOR#1 ANHYDROUS AMMONIA TANK#2 ANHYDROUS AMMONIA TANK#1 VAPORIZER#2 VAPORIZER去#2机组TO #1 UNIT催化剂 CATALYST LAYER 3催化剂 CATALYST LAYER 2催化剂 CATALYST LAYER 1#2A SCR反应器#2A SCR REACTOR#2A 喷氨格栅（AIG）#2A AMMONIA INJECTION GRID#2 ECONOMIZER#2机锅炉省煤器去#2A 空预器TO #2A HEATER催化剂 C