第三章火电厂脱硝技术

1、12氮氧化物（氮氧化物（NOx）的定义和组成：）的定义和组成：NOxNO+NO2+N2O 还包括还包括N2O2 、N2O3 、N2O 4 、N2O5等等燃烧源中燃烧源中NO+NO2占占90以上，流化床锅炉及应用以上，流化床锅炉及应用SNCR除外除外煤粉锅炉排出的烟气中：煤粉锅炉排出的烟气中：NO90%NO2 =510%,N2O1%3（1）热力型）热力型NOx，它是空气中的氮气在高温下氧化而生成的，它是空气中的氮气在高温下氧化而生成的NOx（2）燃料型）燃料型NOx，它是燃料中含有的氮化合物在燃烧过程中热分，它是燃料中含有的氮化合物在燃烧过程中热分解而又接着氧化而生成的解而又接着氧化而生成的NO

2、x；（3）快速型）快速型NOx，它是燃烧时空气中的氮和燃料中的碳氢原子团，它是燃烧时空气中的氮和燃料中的碳氢原子团如如CH等反应生成的等反应生成的NOx(先通过燃料产生的先通过燃料产生的CH原子团撞击原子团撞击N2分分子，生成子，生成CN类化合物，再进一步被氧化生成类化合物，再进一步被氧化生成NO)煤粉炉正常燃烧条件下，煤中有机氮转化为燃料型煤粉炉正常燃烧条件下，煤中有机氮转化为燃料型NOx的转化率为的转化率为2540%。在煤粉燃烧生成。在煤粉燃烧生成NOx产物中占产物中占6080。4NOx类类型型与与温温度度关关系系5671t0.01s；2t0.1s；3t1s；4t10s；5t100s891

3、011121314从热力型、燃料型和快速型三种从热力型、燃料型和快速型三种NOx生成机理可以得出抑制生成机理可以得出抑制NOx生成和促使破坏生成和促使破坏NOx的途径，图中还原气氛箭头所指即的途径，图中还原气氛箭头所指即抑制和促使抑制和促使NOx破坏的途径破坏的途径15161718一、燃烧运行优化低一、燃烧运行优化低NOx调整调整二、燃烧系统低二、燃烧系统低NOx改造改造19201.低氧燃烧（低过剩空气系数运行）低氧燃烧（低过剩空气系数运行）21222.优化配风方式（如倒宝塔型）优化配风方式（如倒宝塔型）23 3.优化燃料和空气的分布优化燃料和空气的分布 从控制热力型和燃料型从控制热力型和燃料

4、型NOx的角度出发，避免产生局部高温、的角度出发，避免产生局部高温、高氧区，是减少高氧区，是减少NOx排放的重要方法。排放的重要方法。 同时，准确的风量测量和风门开度控制也是实现低同时，准确的风量测量和风门开度控制也是实现低NOx燃烧的燃烧的关键，飞灰未燃尽碳和高关键，飞灰未燃尽碳和高CO通常是由于对各个燃烧器的燃料和风通常是由于对各个燃烧器的燃料和风量分配不均匀造成的。平衡煤粉管的煤粉流量以及墙燃炉中平衡各量分配不均匀造成的。平衡煤粉管的煤粉流量以及墙燃炉中平衡各个燃烧器的二次风量能够减少燃料和风量分配不均匀，减少由于部个燃烧器的二次风量能够减少燃料和风量分配不均匀，减少由于部分燃烧器贫氧富

5、燃引起的分燃烧器贫氧富燃引起的CO和未燃尽碳损失、另一部分燃烧器高和未燃尽碳损失、另一部分燃烧器高氧贫燃引起的氧贫燃引起的NOx排放增大，同时也给予运行人员以更大的低排放增大，同时也给予运行人员以更大的低NOx燃烧调整的余地。燃烧调整的余地。 优化燃料和空气的分布的方法可以降低优化燃料和空气的分布的方法可以降低10左右的左右的NOx。244.降低燃烧温度、空气预热温度2526272829一、燃烧运行优化低一、燃烧运行优化低NOx调整调整二、燃烧系统低二、燃烧系统低NOx改造改造30313233 1.空气分级燃烧技术（炉膛高度方向整体分级）空气分级燃烧技术（炉膛高度方向整体分级）343536边边

6、界界风风系系统统示示意意图图3738n一般，采用燃料分级可使一般，采用燃料分级可使NOx的排放浓度降低的排放浓度降低50%以上。在再燃以上。在再燃区的上面还需布置区的上面还需布置“火上风火上风”喷口，形成第三级燃烧区（燃尽喷口，形成第三级燃烧区（燃尽区），以保证再燃区中生成的未完全燃烧产物的燃尽。区），以保证再燃区中生成的未完全燃烧产物的燃尽。n燃料分级燃烧时所使用的二次燃料可以是和一次燃料相同的燃料，燃料分级燃烧时所使用的二次燃料可以是和一次燃料相同的燃料，例如煤粉炉可以利用煤粉作为二次燃料。但目前煤粉炉更多采用例如煤粉炉可以利用煤粉作为二次燃料。但目前煤粉炉更多采用碳氢类气体或液体燃料作为

7、二次燃料，这是因为和空气分级燃烧碳氢类气体或液体燃料作为二次燃料，这是因为和空气分级燃烧相比，燃料分级燃烧在炉膛内需要有三级燃烧区，这会使燃料和相比，燃料分级燃烧在炉膛内需要有三级燃烧区，这会使燃料和烟气在再燃区内的停留时间相对较短，所以二次燃料即使要选用烟气在再燃区内的停留时间相对较短，所以二次燃料即使要选用煤粉作为二次燃料，也要采用高挥发分易燃的煤种，而且要磨得煤粉作为二次燃料，也要采用高挥发分易燃的煤种，而且要磨得更细。更细。n在采用燃料分级燃烧时，为了有效地降低在采用燃料分级燃烧时，为了有效地降低NOx排放，再燃区是关排放，再燃区是关键。因此需要研究在再燃区中影响键。因此需要研究在再燃

8、区中影响NOx浓度值的因素。浓度值的因素。39404142 4.1 浓淡燃烧型低浓淡燃烧型低NOx燃烧器燃烧器双旋风煤粉浓淡燃烧器其主要工作原理是：双旋风煤粉浓淡燃烧器其主要工作原理是：一次风粉混合物首先进入燃烧器的入口管，一次风粉混合物首先进入燃烧器的入口管，然后由入口管进入均分器，风粉混合物从然后由入口管进入均分器，风粉混合物从均分器出来分为两股分别进入两个旋风分均分器出来分为两股分别进入两个旋风分离器的筒体，一为顺时针旋转，另一为逆离器的筒体，一为顺时针旋转，另一为逆时针旋转。风粉混合物以一定的速度进入时针旋转。风粉混合物以一定的速度进入分离器，煤粉颗粒在离心力作用下被甩到分离器，煤粉颗

9、粒在离心力作用下被甩到分离器的周边，而在中心部分是煤粉浓度分离器的周边，而在中心部分是煤粉浓度很稀、颗粒更细的混合物很稀、颗粒更细的混合物(呈贫燃区呈贫燃区)，称，称为乏气，乏气通过乏气管引入到乏气喷口。为乏气，乏气通过乏气管引入到乏气喷口。风粉混合物由于乏气的引出，使煤粉主气风粉混合物由于乏气的引出，使煤粉主气流浓度提高流浓度提高(呈富燃区呈富燃区)。由于两者都偏离。由于两者都偏离了理论空气量，因此使燃烧温度降低，较了理论空气量，因此使燃烧温度降低，较好地抑制了好地抑制了NOx的生成。在实际应用中的生成。在实际应用中还发现，采用此种浓淡燃烧技术还有良好还发现，采用此种浓淡燃烧技术还有良好的稳

10、燃作用。的稳燃作用。43 4.2 空气分级低空气分级低NOx旋流燃烧器旋流燃烧器44 4.3 直流燃烧器高度方向空气分级直流燃烧器高度方向空气分级45 4.4 浓淡燃烧型低浓淡燃烧型低NOx燃烧器燃烧器46474849高温高灰布置（高尘布置高温高灰布置（高尘布置)此段烟气温度一般在此段烟气温度一般在300500 之间，多数催化剂在此温度之间，多数催化剂在此温度范围内有足够的活性。但催化剂需要承受高浓度飞灰的碰撞、范围内有足够的活性。但催化剂需要承受高浓度飞灰的碰撞、磨损、堵塞、毒化磨损、堵塞、毒化50高温低灰布置（低尘布置高温低灰布置（低尘布置)可防止烟气中的飞灰对催化剂的污染和对反应器的磨损

11、与堵塞，可防止烟气中的飞灰对催化剂的污染和对反应器的磨损与堵塞，但大部分电除尘器在但大部分电除尘器在300400的高温下无法正常运行。的高温下无法正常运行。51低温低灰布置低温低灰布置(尾部布置尾部布置)烟气温度低于催化条件下烟气温度低于催化条件下NH3与与NO反应的合适温度，需要反应的合适温度，需要加装烟气加热器，造成经济性的下降。加装烟气加热器，造成经济性的下降。52 我国普遍采用高温高灰布置，工艺流程如下；我国普遍采用高温高灰布置，工艺流程如下；535455难点难点重点重点重点重点重点重点难点难点难点难点565758反应主要是在催化剂表面进行的，催化剂的外表面积和微反应主要是在催化剂表面

12、进行的，催化剂的外表面积和微孔特性很大程度上决定了催化剂反应活性孔特性很大程度上决定了催化剂反应活性反应机理示意反应机理示意2 5960616263646566n活性组分为活性组分为V2O5，载体为，载体为TiO2，WO3或或MoO3作助催作助催剂。剂。n助催化剂本身没有活性或活性很小，但却能显著地助催化剂本身没有活性或活性很小，但却能显著地改善催化剂性能。如热稳定性、催化剂的活性、选改善催化剂性能。如热稳定性、催化剂的活性、选择性和机械强度。除此以外，择性和机械强度。除此以外，MoO3还可以增强催化还可以增强催化剂的抗剂的抗As2O3中毒能力。中毒能力。n载体主要起到支撑、分散、稳定催化活性

13、物质的作载体主要起到支撑、分散、稳定催化活性物质的作用，同时用，同时TiO2本身也有微弱的催化能力。选用锐钛本身也有微弱的催化能力。选用锐钛矿型的矿型的TiO2作为作为SCR催化剂的载体，与其他氧化物催化剂的载体，与其他氧化物(如如Al2O3、ZrO2)载体相比，载体相比，TiO2抑制抑制SO2氧化的能氧化的能力强，能很好的分散表面的钒物种和力强，能很好的分散表面的钒物种和TiO2的半导体的半导体本质。本质。67催化剂催化剂成分成分比例比例()主要原材料主要原材料TiO278WO39MoO30.51活性剂活性剂V2O503纤维纤维(机械稳定性机械稳定性)SiO27.5Al2O31.5CaO1N

14、a2OK2O0.1典型催化剂的成分及比例典型催化剂的成分及比例 686970717273 1一般需将氨的排放浓度控一般需将氨的排放浓度控制在制在3ppm以下，以下，实际操作的化学计量比一般实际操作的化学计量比一般1。 希望安装运行稳定、价格适宜的在线氨气检测仪的产品。希望安装运行稳定、价格适宜的在线氨气检测仪的产品。7475767778798081828384单体单体模块模块反应器反应器单孔单孔85模块化的催化反应器模块化的催化反应器模模块块化化设设计计86在处理催化剂时，需要采取下列防护措施：在处理催化剂时，需要采取下列防护措施：u防止催化剂受潮；防止催化剂受潮；u带手套；带手套；u戴安全眼

15、镜；戴安全眼镜；u戴安全面具；戴安全面具；u在操作催化剂时，不能吃东西、喝饮料和吸烟；在操作催化剂时，不能吃东西、喝饮料和吸烟；u处理完成后要漱口、洗手和洗脸。处理完成后要漱口、洗手和洗脸。87 若催化剂操作未采取以上防护措施，由于催若催化剂操作未采取以上防护措施，由于催化剂粉尘或催化剂成份（如化剂粉尘或催化剂成份（如V2O5）可能引起如）可能引起如下不适或伤害：下不适或伤害：u 眼睛和黏膜的不适；眼睛和黏膜的不适；u 通过吸入破坏健康；通过吸入破坏健康；u 目前未知的生理破坏；目前未知的生理破坏；u 如果大量的如果大量的V2O5进入湖泊和河流，将危害鱼进入湖泊和河流，将危害鱼类和浮游生物。类

16、和浮游生物。88u催化剂存放的注意事项催化剂存放的注意事项 (1) (1) 催化剂模块应放在集装箱或木箱中储存，催化剂模块应放在集装箱或木箱中储存，催化剂单体应平放。催化剂单体应平放。 (2) (2) 催化剂模块的堆放层数不能超过三层，并催化剂模块的堆放层数不能超过三层，并且地面必须铺垫方木网格，用来支撑催化剂模块。且地面必须铺垫方木网格，用来支撑催化剂模块。 (3) (3) 避免催化剂模块的机械损伤。避免催化剂模块的机械损伤。 (4) (4) 催化剂一般存放在干燥处。催化剂一般存放在干燥处。89u催化剂安装注意事项催化剂安装注意事项 (1) (1) 建议从上到下安装，否则最下层催化剂用防建议

17、从上到下安装，否则最下层催化剂用防水的油布或钢板来保护。水的油布或钢板来保护。 (2) (2) 催化剂安装完毕后，反应器、烟气通道和催催化剂安装完毕后，反应器、烟气通道和催化剂层必须保证清洁，以防催化剂污染和堵塞。化剂层必须保证清洁，以防催化剂污染和堵塞。 (3) (3) 建议在调试实验前安装催化剂模块，安装后建议在调试实验前安装催化剂模块，安装后尽早初次运行反应器，也就是说，试运行前的时间越尽早初次运行反应器，也就是说，试运行前的时间越短越好。短越好。909192939495969798关于吹灰器关于吹灰器在美国，用于在美国，用于SCR的声波吹灰器比例越来越高，有超过蒸汽的趋的声波吹灰器比例

18、越来越高，有超过蒸汽的趋势。新项目约有势。新项目约有50%采用声波。主要原因有：采用声波。主要原因有： 价格便宜，初投资便宜。运行成本低，价格便宜，初投资便宜。运行成本低，Migrant电厂原来用蒸汽吹电厂原来用蒸汽吹灰，每天的成本为灰，每天的成本为40.5美元，而换声波后，仅为美元，而换声波后，仅为3.75美元。美元。 吹灰性能较好。吹灰性能较好。Drakesboro电厂进行了彻底的声波与蒸汽吹灰器电厂进行了彻底的声波与蒸汽吹灰器的比较：的比较：2号机组为蒸汽吹灰，而将号机组为蒸汽吹灰，而将1号就全部改成声波吹灰，号就全部改成声波吹灰，进行相同条件比较。结果就吹灰性能而言二者没有显著差异。进

19、行相同条件比较。结果就吹灰性能而言二者没有显著差异。于是做出决定用声波替换蒸汽。于是做出决定用声波替换蒸汽。系统简单，维护方便。蒸汽系统涉及高温管道阀门支吊架，系统系统简单，维护方便。蒸汽系统涉及高温管道阀门支吊架，系统较复杂，设计安装维护费事。较复杂，设计安装维护费事。99100101102 SCR系统原则性工艺流程图系统原则性工艺流程图 103104105残余氨气回凝液化流程残余氨气回凝液化流程1-底部剩余气体；底部剩余气体；2-气体管道；气体管道； 3-液体管道液体管道(在氨气重新在氨气重新冷凝时关闭冷凝时关闭)；4-液氨液氨106107图图 氨压缩机组示意氨压缩机组示意1-氨液分离器；

20、氨液分离器；2-液位控制开关；液位控制开关；3-四通阀；四通阀；4-止回阀；止回阀；5-进气压力表；进气压力表；6-出气压出气压力表；力表；7-油尺；油尺；8-机油压力表；机油压力表；9-过滤器；过滤器；10-泄流阀；泄流阀；11-底座；底座；12-电机电机108109故障名称故障名称故障原因故障原因生产效率低生产效率低阀门折断或漏气，活塞环磨损，进气过滤器阀门折断或漏气，活塞环磨损，进气过滤器堵塞，四通阀润滑不良堵塞，四通阀润滑不良机器过热机器过热阀门漏气，活塞环磨损，过滤器堵塞，进气阀门漏气，活塞环磨损，过滤器堵塞，进气或环境温度过高，压缩比过大，负荷不均或环境温度过高，压缩比过大，负荷不

21、均衡，散热片脏污衡，散热片脏污敲击等不正常声敲击等不正常声响响阀门折断，皮带过松，连杆销套磨损严重，阀门折断，皮带过松，连杆销套磨损严重，连杆轴承磨损，负荷不均衡，活塞或密封连杆轴承磨损，负荷不均衡，活塞或密封松动松动机器内有油机器内有油推杆密封磨损，活塞或密封磨损间隙过大推杆密封磨损，活塞或密封磨损间隙过大活塞环磨损不正活塞环磨损不正常常过滤器堵塞，进气或气温高，压缩比过大负过滤器堵塞，进气或气温高，压缩比过大负荷不均衡，活塞或密封紧固松动，推杆密荷不均衡，活塞或密封紧固松动，推杆密封损坏封损坏110故障名称故障名称故障原因故障原因油轴室排气油轴室排气孔排气孔排气推杆密封磨损严重，活塞或密封

22、磨损推杆密封磨损严重，活塞或密封磨损底座四周漏底座四周漏油油曲轴室油带进汽缸、油封损坏曲轴室油带进汽缸、油封损坏无油压无油压曲轴室无油，齿轮泵工作不正常曲轴室无油，齿轮泵工作不正常震动过大震动过大阀门折断，皮带松弛，飞轮松动，连杆销套磨阀门折断，皮带松弛，飞轮松动，连杆销套磨损严重，连杆轴承磨损，负荷不均衡，压缩损严重，连杆轴承磨损，负荷不均衡，压缩机及底座安装不良，电机轴承磨损机及底座安装不良，电机轴承磨损电机过热或电机过热或启动器自启动器自动跳闸动跳闸电压低，电机连线错误，压缩机超负荷，电机电压低，电机连线错误，压缩机超负荷，电机短路，电机轴承磨损，启动器热阻丝型号不短路，电机轴承磨损，启动器热