scr脱硝工专题知识讲座

1、scr脱硝工专题知识讲座scr脱硝工专题知识讲座第1页1、NOx起源通常以NOx表示NO（90%）和NO2 （10%）天然源：闪电、火灾、大气中NH3、N2O氧化人为源：燃煤电厂、硝酸厂、汽车排放等scr脱硝工专题知识讲座第2页2、NOx危害性（酸雨定义）降水pH5.6称为酸雨scr脱硝工专题知识讲座第3页2、NOx危害性（受酸雨破坏红杉树）scr脱硝工专题知识讲座第4页2、NOx危害性（臭氧层受破坏）scr脱硝工专题知识讲座第5页2、NOx危害性（臭氧层受破坏）scr脱硝工专题知识讲座第6页2、NOx危害性（光化学烟雾事件） NOx与HC等污染物，在适当气象、地理条件下，受强烈光照后形成光化

2、学烟雾。1940年首次出现于美国洛杉矶。 现象：强烈刺激性浅蓝色烟雾使能见度降低；行人眼睛红肿流泪，刺激呼吸系统，损害肺功效；橡胶开裂，植物叶片受毒变黄以致枯死。 scr脱硝工专题知识讲座第7页2、NOx危害性（温室效应）scr脱硝工专题知识讲座第8页2、NOx危害性（温室效应冰川溶化）scr脱硝工专题知识讲座第9页3、NOx排放指标（标准）单位：mg/m3 时段 第1时段 第2时段 第3时段 实施时间 1月1日 1月1日1月1日燃煤锅炉 Vdaf10% 15001300110010%Vdaf 20% 1100650650Vdaf 20% 450环境保护部门要求，二期工程建成后，嵩屿电厂一、二

3、期工程大气污染物排放应按GB13223-第时段限值二分之一控制，即：NOx控制浓度值为225mg/m3。scr脱硝工专题知识讲座第10页3、NOx排放指标（总量）全国电厂NOx排放量：655.7万 吨一期工程NOx排放量：7211吨一期工程NOx排放量：7668吨环境保护部门要求NOx排放指标：A、浓度225 mg/m3。B、脱硝率60%现有排放浓度：450600 mg/m3scr脱硝工专题知识讲座第11页4、NOx生原因燃料型NOx热力型NOx scr脱硝工专题知识讲座第12页4、NOx产生原因燃料型NOxA、定义：空气中氧与煤中氮元素热解产物发生反应，生成NOx。B、百分比：占燃烧过程所产

4、生NOx75%90%，是燃烧过程中NOx主要起源。C、煤中氮量：煤中含氮0.53.0%scr脱硝工专题知识讲座第13页热力型NOxA、定义：燃烧时空气中N2和O2在高温下生成NOx。B、条件：热力型NOx是在温度高于1500K时产生，并伴随温度升高而增多 。4、NOx产生原因scr脱硝工专题知识讲座第14页4、NOx产生影响原因煤种（挥发份、氮量、固定碳）燃料温度过量空气系数（a值）反应区烟气组成（O2、N2、CO等）反应停留时间煤粉细度过量空气系数a为最主要影响原因scr脱硝工专题知识讲座第15页5、NOx控制技术主要有两大类：（1）低NOx燃烧技术在锅炉炉膛内降低煤燃烧生成NOx量（2）烟

5、气脱氮技术在烟气中脱除NOx，以降低向环境排放。 scr脱硝工专题知识讲座第16页5、NOx控制技术（低NOx燃烧技术）技术分类1、低过量空气燃烧2、空气分级燃烧、燃料分级燃烧3、烟气再循环等技术 技术关键 形成缺氧富燃料区，设法降低局部高温区燃烧温度以抑制NOx生成。scr脱硝工专题知识讲座第17页1、空气分级燃烧实质：缺氧燃烧2、燃料分级燃烧实质：NOx被还原80%空气量20%空气量20%燃料80%燃料5、NOx控制技术（低NOx燃烧技术）scr脱硝工专题知识讲座第18页5、NOx控制技术（DRB型低NOx燃烧器）scr脱硝工专题知识讲座第19页5、NOx控制技术（低NOx燃烧模拟图）sc

6、r脱硝工专题知识讲座第20页5、NOx控制技术（烟气脱硝）Selective Non - Catalytic Reduction (SNCR) 选择性非催化还原法（氨和尿素在1000 C下发生反应）：工艺简化，但脱氮效率较低。Selective Catalytic Reduction (SCR) 选择性催化还原法 (SCR) （在450 C 喷射氨水和空气，用V-Mo 催化剂使 NOx 转化为 N2 和蒸汽）* 被广泛应用* 不利原因有：氨水挥发* NH3 /尿素存放 scr脱硝工专题知识讲座第21页烟气SCR脱硝工艺第二个别： SCR工艺与设备 scr脱硝工专题知识讲座第22页1、烟气SCR

7、脱硝原理（化学反应原理） 在氮氧化物(NOx)选择催化还原过程中，经过加氨(NH3)能够把NOx转化为氮气(N2)和水(H2O)。 主要化学反应方程式以下： 4NO+4NH3+O24N2+6H2O 6NO+4NH35N2+6H2Oscr脱硝工专题知识讲座第23页1、烟气SCR脱硝原理（化学反应机理） 氨首先被催化剂活化成氨基，再与烟气中NO偶合，形成了极易降解为N2和H2O亚硝基中间产物。伴随还原态催化剂被烟气中氧气所氧化，催化剂得到复原，实现了催化循环。 scr脱硝工专题知识讲座第24页1、烟气SCR脱硝原理（化学反应过程） 原烟气NH3 催化剂层NOxNOxNOxNH3NH3NH3NOxN

8、OxN2N2H2OH2OH2O净烟气scr脱硝工专题知识讲座第25页1、烟气SCR脱硝原理（化学反应过程） NH3NOxN2H2Oscr脱硝工专题知识讲座第26页2、烟气SCR脱硝工艺（反应器简图） 净烟气原烟气催化剂整流器喷氨scr脱硝工专题知识讲座第27页2、烟气SCR脱硝工艺（工艺简图） scr脱硝工专题知识讲座第28页3、烟气SCR工艺（ #2机反应器布置侧面图） KLOP导流板省煤器整流层运行层备用层膨胀节灰斗空预器一次风机FL 39650 mmFL 34550 mmFL 26500 mmFL 18690 mmFL 13990 mmMN图例新增设备原有设备改造立柱原有立柱混合器注氨格

9、栅scr脱硝工专题知识讲座第29页4、烟气SCR脱硝工艺（ 主要技术指标） 项目单位设计值锅炉烟气流量Nm3/h1010466NH3逃逸率Vol. ppm3设计脱硝效率%60SO2转化成SO3百分率%1scr脱硝工专题知识讲座第30页4、烟气SCR脱硝工艺（ 主要经济指标） 每台机每小时耗氨量为110Kg，4台机天天耗氨量约为10 吨4台机年耗量为3300 吨（按100%负荷，7500 hr计）4台机年耗氨总费用约为1000万元，（按3100元/吨氨计） scr脱硝工专题知识讲座第31页5、烟气SCR设备 （反应器基础与砼支承）#1机反应器基础改造#1机反应器砼支座scr脱硝工专题知识讲座第3

10、2页5、烟气SCR设备 （反应器安装图）反应器钢架安装图反应器壳体安装图scr脱硝工专题知识讲座第33页5、烟气SCR设备 （稀释风机）为确保氨（NH3）注入烟道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：在空气中体积比为 1528）下限以下，控制在5以内。一期风机房布置在反应器前侧二期风机房布置在反应器后侧scr脱硝工专题知识讲座第34页5、烟气SCR设备 （AIG示意图） 氨注入栅格（AIG）包含有注射喷嘴集管和支管。每个反应器配1根母管，12根支管，每根支管上有6个喷嘴。一、二期喷嘴数量有差异。PIFIFIFIFIFIFIFIFIFI烟道稀释后氨气支管母管scr脱硝工专题知

11、识讲座第35页5、烟气SCR设备 （AIG实物图） 氨注入栅格（AIG）上集管和支管一期施工中AIG二期施工中AIGscr脱硝工专题知识讲座第36页5、烟气SCR设备 （AIG-喷嘴）白色金属个别为注氨喷嘴 氨母管调整阀流量计烟道喷嘴AIG喷嘴分布示意图 scr脱硝工专题知识讲座第37页5、烟气SCR设备 （吹灰器）吹灰器作用是定时吹去催化剂层上积灰scr脱硝工专题知识讲座第38页5、烟气SCR设备 （氨站-参数）氨站设3座100m3氨储罐，储存氨数量为165吨，满足电厂4台机组锅炉脱硝15天储存量需要。汽化器：3台，气化能力约 500kg/h（液氨转为气氨）稳压罐：约4m3 （储存气氨）4氨

12、中和装置、消防装置、卸氨装置、劳保（洗眼器）等scr脱硝工专题知识讲座第39页5、烟气SCR设备 （氨站-水喷淋中实景） 氨罐四面喷淋头用于氨气泄漏时应急喷淋及夏季高温下罐体降温喷淋。scr脱硝工专题知识讲座第40页5、烟气SCR设备 （后石电厂氨站）参考对比图scr脱硝工专题知识讲座第41页5、烟气SCR设备 （氨站-设备图片）气化器压缩机scr脱硝工专题知识讲座第42页5、烟气SCR设备 （SCR反应器实景图片）嵩屿电厂#3机SCR反应器嵩屿电厂#2机SCR反应器scr脱硝工专题知识讲座第43页5、烟气SCR设备 （SCR反应器实景图片）嵩屿电厂#2-#4机SCR反应器嵩屿scr脱硝工专题

13、知识讲座第44页5、烟气SCR设备 （SCR反应器实景图片）台塑集团SCR反应器漳州后石电厂SCR反应器scr脱硝工专题知识讲座第45页5、烟气SCR设备 （SCR反应器实景图片）江苏太仓电厂SCR反应器scr脱硝工专题知识讲座第46页6、运行机组改造（对原空预器影响）150160170180190200210220230240110100二氧化硫浓度/ppmNH3=1ppmNH3=2ppmNH3=5ppmNH3=10ppm硫酸氢铵凝固点/NH3+SO3（NH4）2SO4+ NH4HSO4 烟气经SCR处理后，少许未参加脱硝反应NH3会与SO3反应生成NH4HSO4和(NH4)2SO4，对空预

14、器造成粘污、堵塞。scr脱硝工专题知识讲座第47页6、运行机组改造（对空预器影响对策） 常规空预器冷端腐蚀区仅在冷端100mm-200mm范围内，在增加了SO3转化率后，硫酸露点通常上升5-10，预热器冷端受硫酸腐蚀区范围将上升到250mm-450mm，原有空预器冷段305mm高度就显得不够了。所以，为不影响机组正常运行，对空气预热器进行了改造。 原空预器3层传热元件更换为2层，取消中间传热元件。热端材质由A3钢更换为Corten钢，冷端材质则由Corten钢更换为搪瓷表面，转子分格改24分格为48分格。scr脱硝工专题知识讲座第48页6、运行机组改造（对策-波纹板更换）改造后热端DU型板改造

15、后冷端DNF型板scr脱硝工专题知识讲座第49页6、运行机组改造（引风机） 在脱硝效率为60%和90%情况下，SCR增加烟气阻力分别为680 Pa和870 Pa，引风机大约需增加1000Pa压头来填补增设脱硝装置后所引发风压损失。 改造后引风机仍采取动叶可调轴流式风机，出力由原来211.8m3/s变为230.8m3/s，风压则由原来3100 Pa左右上升为4090 Pa，scr脱硝工专题知识讲座第50页烟气SCR脱硝工艺第三个别： SCR催化剂 scr脱硝工专题知识讲座第51页1、催化剂分类主要有三大类：贵金属（低温条件使用、对SO2氧化作用强）金属氧化物（中温条件使用，本工程选取）沸石分子筛

16、（高温条件使用）scr脱硝工专题知识讲座第52页2、催化剂成份以 V2O5-WO3（MoO3）/TiO2 为例：TiO2：90%左右（w/w）V2O5：0.3-1.5%（w/w）WO3、MoO3（分别约为10%和6%，w/w）注： WO3、MoO3普通只选取其中一个scr脱硝工专题知识讲座第53页3、催化剂各成份作用以V2O5-WO3（MoO3）/TiO2 为例：TiO2：起载体作用V2O5：催化反应活性组分，降解NOx，同时会把SO2氧化为SO3。WO3、MoO3：作为结构助剂，提升催化剂稳定性，预防钒出现高温烧结现象。scr脱硝工专题知识讲座第54页4、商用催化剂型式（比较图）平板式催化剂

17、（后石电厂） 蜂窝式催化剂 （嵩屿电厂）scr脱硝工专题知识讲座第55页4、商用催化剂型式（比较图）平板式催化剂（后石电厂） 蜂窝式催化剂 （嵩屿电厂）scr脱硝工专题知识讲座第56页4、商用催化剂型式（比较图）平板式催化剂（后石电厂） 蜂窝式催化剂 （嵩屿电厂）scr脱硝工专题知识讲座第57页5、蜂窝式催化剂外形不一样气流孔径催化剂模块scr脱硝工专题知识讲座第58页5、催化剂制造过程scr脱硝工专题知识讲座第59页5、催化剂箱体（实景图）催化剂箱体（共64个模块）模块间密封 scr脱硝工专题知识讲座第60页6、催化剂分层布置（示意图） 每层催化剂：6箱7=42箱 原烟气(Spare)运行层

18、 备用层原烟气(Spare)吹灰器scr脱硝工专题知识讲座第61页6、催化剂在烟道中布置（示意图） H整流层催化剂运行层催化剂备用层导流板催化剂箱体DW每个反应器催化剂：2层+1层备用每台炉有2个反应器scr脱硝工专题知识讲座第62页6、催化剂组装（示意图）氨喷射格栅外壳支撑结构出口烟道催化剂块起重机进口烟道scr脱硝工专题知识讲座第63页6、催化剂箱体（安装图）吊装中催化剂箱体 安装中催化剂箱体 scr脱硝工专题知识讲座第64页6、催化剂层（安装后实景图）scr脱硝工专题知识讲座第65页7、催化剂参数项目规格类型蜂窝型催化剂模块孔径7.0 mm催化剂模块孔数21 孔21 孔催化剂块尺寸150

19、 mm150 mm606 mmSV值6,890 h-1每台炉总催化剂量146.5m3连续运行最高温度410连续运行最低温度300短期运行最高温度450短期运行最低温度280scr脱硝工专题知识讲座第66页8、影响催化降解效果原因（1）反应温度 反应温度决定着反应速度和反应活性。当前SCR系统大多设定在320420之间。（2）空间速度 空间速度是烟气在催化剂容积内停留时间尺度。空间速度大，烟气在反应器内停留时间短，则反应有可能不完全。普通在25003500-1。（3）烟气流型及与氨湍流混合 在工程设计中必须重视烟气流场，喷氨点应含有湍流条件以实现与烟气最正确混合，形成明确均项流动区域。（4）催化

20、剂类型、结构和表面积 催化剂是SCR系统中最关键个别，其类型、结构和表面积都对脱除NOx效果有很大影响。scr脱硝工专题知识讲座第67页烟气SCR脱硝工艺第四个别： 运行与管理 scr脱硝工专题知识讲座第68页scr脱硝工专题知识讲座第69页2、催化剂碱金属中毒 Na、K腐蚀性混合物假如直接和催化剂表面接触，会使催化剂活性降低。反应机理是在催化剂活性位置碱金属与其它物质发生了反应。 Me O MeMe O MeNa（K）OOHNa+（K+）OO酸性中心scr脱硝工专题知识讲座第70页3、催化剂砷中毒 砷(As)中毒主要是由烟气中气态As2O3引发。As2O3扩散进入催化剂表面及堆积在催化剂小孔中，然后在催化剂活性位置与其它物质发生反应，砷在催化剂表面堆积，引发催化剂活性降低。As O As O AsMe O Me O MeOOHO As2 O3Me O Me O MeO O OO O O新鲜催化剂气态As2O3堆积在催化剂表面scr脱硝工专题知识讲座第71页5、催化剂堵塞 催化剂堵塞主要是因为铵盐及飞灰小颗粒沉积在催化剂小孔中，妨碍了NOx、NH3、O2抵达催化剂活性表面，引发催化剂钝化。scr脱硝工专题知识讲座第72页6、催化剂磨损 催化剂磨蚀主要是因为飞灰撞击在催化