选择性催化还原法脱硝设备的选型与维护教学

项目十脱硫脱硝设备的选型与维护

任务三脱硝设备的选型与维护

知识点1选择性催化还原法脱硝设备的选型与维护教学内容、目的1.教学内容在认识氮氧化物和比较常用的脱硝技术的基础上，根据具体情况选择合适的脱硝工艺和设备，以选择性催化还原SCR法去除氮氧化物为例，对脱硝工艺、设备及设备的维护做一较为系统的介绍。2.教学目标1）知识目标常用几种脱硝工艺及设备的选择方法；选择性催化还原法脱硝处理设备、设备维护2）技能目标会选择合适的脱硝工艺设备；会说出选择性催化还原法脱硝原理；会对选择性催化还原法脱硝设备进行日常维护3）素质态度要求敬业爱岗、积极进取，吃苦耐劳；态度端正，积极主动学习，要学会发现问题并解决问题。

1.目前我国能源利用的现状

能源的主角都是煤炭

2.燃烧产生的NOx问题-大气污染煤炭燃烧(特别是火力发电厂，占NOx总排放量约70%)3.排放标准越来越严格一、脱硝背景吸收法

NOx控制技术二、脱硝处理方法回顾吸附法

催化还原法

非选择性催化还原法（NSCR）

选择性催化还原法（SCR）

我国地域大，各地情况不同，对于某一具体的工程采用何种烟气脱硝工艺设备，必须因地制宜，进行技术、经济比较。在选取烟气脱硝工艺设备的过程中，应遵循以下原则：1、NOx的排放浓度和排放量满足有关环保标准；2、技术成熟，运行可靠，应用较多，使用率达到90％以上；3、对煤种适应性强，并能适应燃煤含氮量在一定范围内变化；4、尽可能节省建设投资；5、布置合理，占地面积较小；6、吸收剂、水和能源消耗少，运行费用低；7、吸收剂来源可靠，质优价廉；8、副产物、废水均能得到合理的利用或处置。

三、脱硝设备的选择三、脱硝设备的选择脱硝工艺适应性特点优缺点脱硝率投资SCR适合排气量大，连续排放源二次污染小，净化效率高，技术成熟；设备投资高，关键技术难度大80％～90％较高SNCR适合排气量大，连续排放源不用催化剂，设备和运行费用少；NH3用量大，二次污染，难以保证反应温度和停留时间30％～60％较低液体吸收法处理烟气量很小的情况下可取工艺设备简单、投资少，收效显著，有些方法能够回收NOx；效率低，副产物不易处理，目前不适于处理燃煤电厂烟气效率低较低微生物法适应范围较大工艺设备简单、能耗及处理费用低、效率高、无二次污染；微生物环境条件难以控制，仍处于研究阶段80%低活性炭吸附法排气量不大同时脱硫脱硝，回收NOx和SO2，运行费用低；吸收剂用量多，设备庞大，一次脱硫脱硝效率低，再生频繁80％～90％高电子束法适应范围较大同时脱硫脱硝，无二次污染；运行费用高，关键设备技术含量高不易掌握85%高三、脱硝设备的选择只有SCR和SNCR法在大型燃煤电厂获得了较好的商业应用，其中SCR在全球范围内有数百台的成功应用业绩和十几年的运行经验，日本和德国95％的烟气脱硝装置采用SCR技术，由于该方法技术成熟、脱硝率高、几乎无二次污染，应是我国烟气脱硝引进及消化吸收的重点。SCR脱硝工艺设备的选择关键是选择哪种SCR还原剂。现在主要采用液氨、氨水及尿素，选取哪个还原剂主要是从的它的供应价格、运行成本、运输安全、存储安全、供应品质是否有保证等进行综合比较。如果采用液氨，需要相关安全监察部门的审批才能确定。GB18218-2000《重大危险源辨识》中把氨归为有毒物质及危险品，在生产场所如果存储量大于40吨是重大危险源。虽然液氨的运输、存储、使用与氨水、尿素相比存在一定的危险性，但如果设计、安装及运行管理到位是没有问题的。在没有特殊的安全要求和周边环境要求，一般依次选用液氨、氨水、尿素。三、脱硝设备的选择项目内容液氨氨水尿素存储设备的安全防护国标及法规要求需要不需要设备初投资便宜贵贵还原剂对人的影响有毒有害无害存储条件高压低压常压、干燥存储方式压力容器（液态）压力容器（液态）料仓（固体颗粒）还原剂费用较贵便宜略贵NH3浓度99.6％以上20-30％需水解或热解运输费用便宜贵便宜还原剂运输线路可能规定路线可能规定路线无运行费用单价贵，总量便宜单价便宜，总量贵单价便宜，总量贵卸料操作人员特殊培训、持证上岗特殊培训、持证上岗无三种常见的SCR还原剂液氨、氨水、尿素综合比较表三、脱硝设备的选择

由于催化剂的活性配方和加工工艺、烧制工艺等技术只有少数国外公司掌握，虽然国内也引进技术生产，但绝大部分还是需要进口催化剂，脱硝系统的投资中购买催化剂的成本占很大比例。脱硝系统选取催化剂类型是根据锅炉燃用的煤质以及烟气条件如SO2、O2、NOX值、烟温、粉尘的成分（如影响催化剂CaO、MgO碱土金属以及重金属）等来选择催化剂类型，根据以上数据并调整催化剂的配方成分以及催化剂蜂窝孔径或板径。SCR脱硝系统催化剂类型的选用三、脱硝设备的选择项目蜂窝式催化剂板式催化剂波纹板式催化剂结构形式蜂窝网眼型折板型波纹板加工工艺陶制挤压成型，整体内外材料均匀，均有活性。用网状金属为载体，表面涂为活性成份用纤维做载体，表面涂为活性成份比表面积m2/m3大小中同等烟气条件下需要体积小大大压力损失一般小小高灰分烟气适应性一般强强抗堵塞性一般强强操作性不能叠放可以叠放可以叠放抗中毒、失活相同相同相同抗腐蚀相同相同相同抗磨损相同相同相同烟温的适应性290～420℃290～420℃290～420℃

三种类型催化剂的比较三、脱硝设备的选择

SCR(SelectiveCatalyticReduction,选择性催化还原法)。其核心技术是用氨催化还原促使烟气中NOx大幅度净化的方法，以满足日趋严格的NOx排放标准。（通常在低NOx燃烧技术基础上的后处理，因为采用低NOx燃烧技术可以达到一定的除NOx效果,但脱除率一般不超过60%。）

SCR的原理是在特定催化剂作用下，用氨或其他还原剂选择性地将NOx还原为N2和H2O,其脱除率高，被认为是最好的烟气脱硝技术，但缺点是投资和操作费用大，也存在NH3的泄露。

1975年在日本Shimoneski电厂建立了第一个SCR系统的示范工程，现在在欧洲已有120多台成功应用经验，其NOx的脱除率可达到80-90%。四、SCR脱硝系统

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”，这个化学反应对反应温度有一定要求，即在280～420℃范围内。其主要的反应式如下：

4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O4NH3+2NO2+O2→6N2+6H2O

脱硝反应后的产物可以从上式中看出，均为N2和水，可以自然排放，不存在像脱硫处理的产物要进行专门的处理和存放。反应原理如下图所示:四、SCR脱硝系统

SCR脱硝装置主要由烟道系统、SCR反应器、催化剂、吹灰器、稀释空气系统、氨喷射系统、氨气供应储存系统等组成。其核心装置是反应器（催化剂即安装于反应器内部），有水平和垂直气流两种不同方式。在燃煤锅炉中，烟气的含尘量很高，一般采用垂直气流方式。

四、SCR脱硝系统

四、SCR脱硝系统

脱硝处理的工艺流程如下：液氨由槽车运送到液氨储罐，液氨储槽输出的液氨在蒸发器内蒸发为氨气，并将氨气加热到常温后，送到氨气缓冲罐备用。氨气缓冲罐的氨气经调压阀减压后，通过喷氨格栅的喷嘴喷入烟气中与烟气混合，再经静态混合器充分混合后进入催化反应器。当达到反应温度且与氨气充分混合的烟气流经SCR反应器的催化层时，氨气与NOx发生催化氧化还原反应，将NOx还原为无害的N2和H2O。

四、SCR脱硝系统

NH3与烟气均匀混合后一起通过一个填充了催化剂(如V2O5-TiO2)的反应器，NOx与NH3在其中发生还原反应，生成N2和H2O。反应器中的催化剂分上下多层(一般为3—4层)有序放置。四、SCR脱硝系统

SCR反应器的内部实物图四、SCR脱硝系统

SCR脱硝设备部件介绍1.SCR反应器

SCR反应器截面成矩形，壳体由起到加强作用的型钢和钢板组成，反应器的载荷通过它的两侧承重墙均匀的分布，向下传递，利用反应器底部的弹性支座传递到SCR钢构架的支撑梁上。

SCR反应器外壁一侧在每一层催化剂处均设有检修门，用于将催化剂模块装入催化剂层或更换催化剂模块。每个催化剂层设有人孔，在机组停运时允许进入检查或检测催化剂模块。烟气水平地进入反应器的顶部并且在转向后垂直向下通过反应器，反应器进口罩连接SCR入口烟道和反应器本体之间，使进入的烟气更均匀的分布。作为反应器的一部分，格状整流器安装于进口罩和反应器本体之间。四、SCR脱硝系统

SCR脱硝设备部件介绍

反应器框架SCR脱硝设备部件介绍

为了减少烟气中的含灰量，保证催化剂的活性，在省煤器烟道出口与SCR反应器烟道进口之间布置有6个灰斗，灰斗上方的烟道采用扩容式设计。SCR脱硝设备部件介绍

2.耙式吹灰器

SCR反应器每层催化剂上方装有耙式吹灰器，采用过热蒸汽吹灰，吹扫催化剂上的积灰。初装时不安装备用层吹灰器(最上层），但备用层在反应器本体上预留有该层吹灰器的安装接口，方便用户增加备用层催化剂时安装吹灰器。反应器中每层催化剂装备耙式吹灰器。

SCR脱硝设备部件介绍

3.催化剂催化剂是SCR设备的核心，其形状一般为板式或蜂窝式。

催化剂层可多层设计，例如按2+1层设计，即两层催化剂设计层加一层催化剂预留层。反应器第一次运行时只填装两层催化剂，当运行至催化剂的活性降低到低于设计值时再填装预留层。脱硝反应所需的催化剂按模块化进行设计和供货。在制造厂内将催化剂单体安装在金属框架内，每一个催化剂单体和催化剂模块都具有标识符号。

SCR装置的运行成本在很大程度上取决于催化剂的寿命。其使用寿命又取决于催化剂活性的衰减速度。

SCR脱硝设备部件介绍

3.1催化剂模块主要技术数据

SCR脱硝设备部件介绍

3.2处理催化剂注意事项

SCR脱硝设备部件介绍

3.3催化剂存放的注意事项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。避免催化剂模块的机械损伤。催化剂一般存放在干燥处。3.4催化剂的安装注意事项建议从上到下安装，否则最下层催化剂用防水的油布或钢板来保护。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。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，试运行前的时间越短越好。SCR脱硝设备部件介绍

五、燃煤电厂SCR系统维护SCR系统投运后的日常维护机组检修时，要检查催化剂表面积灰、结垢情况，即使很少的积灰也要清理干净，确保恢复启动后可以正常运行。

五、燃煤电厂SCR系统维护SCR系统投运后的日常维护要做好防潮措施。

五、燃煤电厂SCR系统维护SCR系统投运后的日常维护

五、燃煤电厂SCR系统维护SCR系统投运后的日常维护机损坏。2

五、燃煤电厂SCR系统维护SCR系统投运后的日常维护3警报指示检查

是否发出指示异常的警报（烟气温度过高、过低，氨逃逸超出，反应器前后压差超出，氨泄漏仪动作，稀释空气系统中氨稀释浓度超差，出口烟道NOx值异常。）指示灯是否工作；报警系统是否正常；仪表指示观察；各部分的压力(催化层的压差)；NOx值、氨值；各部烟气温度。检查上述各项指示值是否正常。另外,与计算机打出的脱硝装置日报、时报的记录值相比较是否一致。

五、燃煤电厂SCR系统维护SCR系统投运后的日常维护4脱硝装置控制台检查1）观察各指标值是否在自动档；2）观察操作台：操作台是否在自动档；设定值是否正常；指示值是否正常。

五、燃煤电厂SCR系统维护SCR系统投运后的日常维护5观察记录器

各指示值是否正常；记录用墨水是否足够；记录纸是否用完,卷纸是否正常；记录的计时是否准确。

五、燃煤电厂SCR系统维护SCR系统投运后的日常维护6观察化学分析装置1）脱硝装置进、出口烟气的NOx、O2分析计：NOx,O2的指示值是否正常；试样采集是否正常；周围环境温度是否正常。2）脱硝装置出口烟气的NH3分析计：

氨的指示值是否正常；试样采集量是否正常；周围环境温度是否正常；氨蒸发器温度是否正常。

五、燃煤电厂SCR系统维护SCR系统投运后的巡检项目7注氨装置检查项目1）管路各管件联接部有否泄漏；一旦氨系统有氨泄漏，就有引起爆炸的危险.在氨系统的周围，要查看“严禁烟火”的牌子是否完好；管路有无裂缝。2）氨的流量控制阀阀的动作是否正常；在填料压盖处是否有泄漏；一旦氨系统有氨泄漏，有引起爆炸的危险.在氨系统的周围，要查看“严禁烟火”的牌子是否完好；氨流量控制阀前的压力表指示是否正常。

五、燃煤电厂SCR系统维护SCR系统投运后的巡检项目3）氨切断阀阀的状态是否正常；在填料压盖处是否有泄漏；氨气是有毒气体,在泄漏场合因未注意而接触和吸入氨气会伤害身体,甚至导致死亡；一旦氨系统有氨泄漏，有引起爆炸的危险.在氨系统的周围，要查看指示“严禁烟火”的牌子是否完好。4）氨流量计流量计的状态是否正常；在安装填料的部位等有无泄漏。

五、燃煤电厂SCR系统维护SCR系统定期检查和维护要点项目检查/维护内容检修和处理反应器本体催化剂上积灰状况开动吹灰器除灰催化剂是否已损坏或堵孔清扫或调换催化剂密封件是否变形或失效换密封件测孔是否堵塞吹扫测孔注氨喷嘴喷嘴是否堵塞吹扫