脱硝技术介绍

脱硝技术介绍第一页，共六十五页，编辑于2023年，星期三内容一、NOx的生成机理及脱硝原理二、脱硝技术的发展历史和常用技术的介绍三、SCR脱硝技术介绍四、SCR对机组的影响第二页，共六十五页，编辑于2023年，星期三一、NOx的生成机理及脱硝原理第三页，共六十五页，编辑于2023年，星期三1.1NOx的生成机理

氮氧化物(NOx)主要来自矿物燃料的燃烧过程，主要形式为NO(90%)和NO2。

按燃烧过程中NOx的生成机理，NOx可分成：－热力型NOx－燃料型NOx－快速型(瞬时反应型)NOx第四页，共六十五页，编辑于2023年，星期三

1.2NOx脱除原理控制燃烧条件,从而控制NOx的生成－控制燃烧温度，控制燃料和空气的混合速度与时机。采用该原理的主要技术包括低氮燃烧器、OFA分级送风等。在烟气中脱除NOx

4NO+4NH3+O2-->4N2+6H2O6NO2+8NH3+O2-->7N2+12H2O采用以上原理产生并应用较多的有选择性催化还原技术(SCR)、选择性非催化还原技术(SNCR)、SCR/SNCR混合法技术等。条件1:温度900-1100℃;条件2:使用催化剂,温度320-400℃.第五页，共六十五页，编辑于2023年，星期三二、脱硝技术的发展历史和常用技术的介绍第六页，共六十五页，编辑于2023年，星期三2.1选择性催化还原法(

SCR)SCR技术由日本于70年代后期完成商业运行，至80年代中期欧洲也成功地实现了SCR的商业运行。SCR技术是还原剂（NH3）在催化剂的作用下，将烟气中NOx还原为氮气和水。“选择性”指氨有选择地将NOx

进行还原的反应。催化反应温度在320℃~400℃，SCR装置设置在锅炉省煤器出口与空气预热器入口之间。该技术无副产品，脱硝效率能达80~90％以上。第七页，共六十五页，编辑于2023年，星期三a)高灰SCR系统(首选)b)烟道尾部SCR系统选择性催化还原法(

SCR)常规系统布置方式第八页，共六十五页，编辑于2023年，星期三2.2选择性非催化还原法(

SNCR)80年代中期SNCR技术在国外研发成功。其原理是在炉内喷射氨,尿素等化学还原剂使之与烟气中的NOx反应，将其转化成氨(N2)及水(H2O)。有效反应温度范围已可达900℃~1100℃之间。由于SNCR反应的温度范围较窄，锅炉变负荷时将调整还原剂的喷射位置。SNCR脱硝效率对大型燃煤机组在25-40%；无副产品。第九页，共六十五页，编辑于2023年，星期三燃烧器烟气喷入氨/尿素900oC-1100oC选择性非催化还原法(SNCR)系统工艺流程示意第十页，共六十五页，编辑于2023年，星期三SNCR/SCR混合法技术于90年代后期研发成功2.3SCR/SNCR混合法前段900-1100℃后段320~400

℃再利用省去SCR的AIG系统第十一页，共六十五页，编辑于2023年，星期三2.4各种NOx控制技术的一般性比较

所采用的技术脱硝效率%工程造价运行费用1.低氮燃烧技术

(LNB,etc.)25-40较低低2.SNCR技术25-40低中等3.LNB+SNCR技术40-70中等中等4.SCR技术80-90高中等5.SNCR/SCR混合技术40-80中等中等第十二页，共六十五页，编辑于2023年，星期三2.5SCR,SNCR,SNCR/SCR及的技术参数比较项目SCR混合型SNCR/SCRSNCR反应剂以NH3为主可使用NH3或尿素可使用NH3或尿素反应温度320～400℃前段：900～1,100℃后段：320～400℃900～1,100℃催化剂主要由TiO2,V2O5WO3组成后段加装少量催化剂，主要由TiO2,V2O5,WO3组成不使用催化剂脱硝效率80～90%可达80%以上25～40%反应剂喷射位置多选择于省煤器与SCR反应器间烟道内综合SCR和SNCR通常炉膛内喷射第十三页，共六十五页，编辑于2023年，星期三三、SCR脱硝技术介绍第十四页，共六十五页，编辑于2023年，星期三3.1SCR脱硝原理4NO+4NH3+O2-->4N2+6H2O6NO2+8NH3+O2-->7N2+12H2OSCRCatalystNOxNOxNOxNH3NH3NH3N2N2N2H2OH2OH2O净烟气原烟气NH3第十五页，共六十五页，编辑于2023年，星期三3.2国内SCR脱硝常规布置方式锅炉负载信号省煤器混合器液氨蒸发槽液氨储槽液氨缓冲槽氮氧化物监视器烟囱脱硫DeSOxFIC空预器电除尘锅炉脱硝DeNOx稀释风机FDF第十六页，共六十五页，编辑于2023年，星期三无水氨储罐氨蒸发器烟气出口稀释空气氨喷射栅格SCR反应器空预器锅炉烟气省煤器NOX信号锅炉负荷信号FIC氨的流量分配3.3选择性催化还原法(

SCR)系统工艺流程SCR工艺流程系统主要组成:SCR反应器SCR催化剂SCR烟道系统氨的储备供应系统氨/烟气的混合(AIG)控制系统第十七页，共六十五页，编辑于2023年，星期三

3.4SCR工艺系统设计要点：－省煤器旁路－反应器旁路（建议不设）－防止积灰第十八页，共六十五页，编辑于2023年，星期三对SCR系统进行流场分析和设计,并进行实物模型实验,是确保SCR系统有效运行,并达到设计要求的关键。其主要作用如下:

3.5流场设计和实物模型的建立确保NOX/NH3分布均匀确保烟气速度均匀减小烟气温度偏差获得最小的烟气压降防止积灰第十九页，共六十五页，编辑于2023年，星期三3.5.1流场设计示例第二十页，共六十五页，编辑于2023年，星期三3.5.2流场设计示例第二十一页，共六十五页，编辑于2023年，星期三3.5.3流场设计示例第二十二页，共六十五页，编辑于2023年，星期三3.5.4实物模型建立第二十三页，共六十五页，编辑于2023年，星期三3.6催化剂波纹板式蜂窝式板式载体：TiO2主要活性成分：V2O5,WO3第二十四页，共六十五页，编辑于2023年，星期三3.6.1

催化剂主要供应厂商

板式Argillon（德国）BabcockHitachi(BHK)（日本）

蜂窝式Cormetech（美国）Ceram（奥地利）KWH(德国)NipponShokubai(日本)波纹板式HaldorTopsoe(丹麦)HitachiZosen(Hitz)（日本）第二十五页，共六十五页，编辑于2023年，星期三3.5.2催化剂的选择催化剂的选择是影响SCR性能最重要的因素，应根据下列参数来确定催化剂的化学组成和尺寸：

-燃料类型

(气,油或煤)-飞灰特性(As,CaO,Na,K)-粉尘浓度

(抗磨性能)-SOx浓度

(SO2向SO3的转化率)-反应器布置空间-SCR烟气阻力要求第二十六页，共六十五页，编辑于2023年，星期三3.6.3催化剂的主要参数和性能保证催化剂比表面积催化剂体积催化剂节距，壁厚催化剂的化学成分项目数据脱硝效率，%80氨气逃逸率,(干基，6％O2）≤3SO2氧化率，%≤1压力降，Pa催化剂化学寿命小时>24000性能保证主要参数第二十七页，共六十五页，编辑于2023年，星期三3.6.4催化剂模块结构第二十八页，共六十五页，编辑于2023年，星期三3.6.5催化剂安装催化剂模块起吊第二十九页，共六十五页，编辑于2023年，星期三催化剂模块进入反应器催化剂安装(续)第三十页，共六十五页，编辑于2023年，星期三催化剂模块就位催化剂安装(续)第三十一页，共六十五页，编辑于2023年，星期三催化剂模块安装催化剂安装(续)第三十二页，共六十五页，编辑于2023年，星期三3.6.6催化剂的失活和中毒烟气中携带的一些物质可以沉积在催化剂上，从而导致催化剂的失活。毒性最强的是气态砷(As)以及含钾(K)、钠(Na)的碱性物质，其次含钙(CaO)和镁(MgO)的物质也会导致催化剂的中毒和失活。第三十三页，共六十五页，编辑于2023年，星期三3.6.7催化剂的寿命管理第三十四页，共六十五页，编辑于2023年，星期三3.6.8失效催化剂的处理清洗回用－对于结构保持完整、仍有较高活性的催化剂，一般由催化剂厂家采用专用设备进行清洗，经检验合格后可继续使用；。再生－已经残破但仍有较高活性的的催化剂可以由催化剂原料提供商回收，经粉碎提炼出催化剂制造所需原料，再提供给催化剂厂家制造新催化剂；填埋－对于没有经济价值的旧催化剂，一般采用破碎后填埋的方法来处理。第三十五页，共六十五页，编辑于2023年，星期三3.7

SCR反应器结构介绍-烟气流速-烟气均匀分布，设导流板等-设置密封装置-预留加装催化剂的空间支撑结构反应器壳体入口烟道主滑轨起吊葫芦催化剂组块出口烟道第三十六页，共六十五页，编辑于2023年，星期三3.7.1SCR反应器总装图示例第三十七页，共六十五页，编辑于2023年，星期三3.8氨的储备供应系统还原剂原料比较项目液氨氨水尿素反应剂费用便宜较贵最贵运输费用便宜贵便宜安全性有毒有害无害存储条件高压常压常压，干态储存方式液态液态微粒状初投资费用便宜贵贵运行费用便宜贵，需要高热量蒸发蒸馏水和氨贵，需要高热量水解尿素和蒸发氨设备安全要求有法律规定需要基本上不需要第三十八页，共六十五页，编辑于2023年，星期三3.8.1氨制备区第三十九页，共六十五页，编辑于2023年，星期三3.8.2氨储罐第四十页，共六十五页，编辑于2023年，星期三3.8.3蒸发槽第四十一页，共六十五页，编辑于2023年，星期三3.8.4缓冲槽第四十二页，共六十五页，编辑于2023年，星期三3.8.5稀释槽第四十三页，共六十五页，编辑于2023年，星期三3.9烟气/氨的混合－保证氨和烟气的混合均匀－NH3/NOx沿烟道截面均匀的分布－氨喷射孔不积灰NH3喷射格栅第四十四页，共六十五页，编辑于2023年，星期三3.9.1烟气/氨的混合氨喷射格栅(AIG)第四十五页，共六十五页，编辑于2023年，星期三3.9.2氨和烟气的混合设计NH3喷射栅格ＡＩＧPhotocourtesyofSiemens’FlowModelTestsbrochure,1998.静态混合器氨和烟气的混合方式主要为：通过烟道自然混合；使用烟道结构件进行混合．如静态混合器．第四十六页，共六十五页，编辑于2023年，星期三３.9.3氨的流量分配阀门站MVS第四十七页，共六十五页，编辑于2023年，星期三积灰的催化剂3.10SCR催化剂的吹灰器第四十八页，共六十五页，编辑于2023年，星期三3.10.1吹灰器布置方式第四十九页，共六十五页，编辑于2023年，星期三3.10.2SCR蒸汽吹灰器－耙式吹灰器第五十页，共六十五页，编辑于2023年，星期三3.10.3声波吹灰器发生头CAB第五十一页，共六十五页，编辑于2023年，星期三3.11SCR系统控制锅炉负载或燃料流量流量控制阀氨急关断阀稀释风机氨/空气混合器省煤器锅炉空气预热器TOE.PDCS或PLC注氨器控制逻辑第五十二页，共六十五页，编辑于2023年，星期三3.11.1SCR控制系统一.控制系统方案

控制系统纳入机组DCS独立的控制系统(PLC)二.主要受控系统

吹灰系统氨的卸载、储存和供应系统烟气挡板调节系统脱硝主体控制系统第五十三页，共六十五页，编辑于2023年，星期三四、SCR对机组的影响第五十四页，共六十五页，编辑于2023年，星期三

SCR装置机组其他装备的影响对空气预热器的影响对引风机和烟道的影响

对锅炉性能与安全性的影响

第五十五页，共六十五页，编辑于2023年，星期三烟气中部分SO2转化成SO3由于SO3的增加，由此酸腐蚀和酸沉积堵灰程度增加NH3+SO3+H2ONH4HSO4/(NH4)2SO4

NH4HSO4沉积温度150~200℃，粘度较大，加剧对空气预热器换热元件的堵塞和腐蚀空气预热器热端压差增加，空气预热器漏风略有增加4.1对空气预热器的影响第五十六页，共六十五页，编辑于2023年，星期三转子导向轴承装置径向密封传热元件扇形板漏风控制系统调节门轴向密封调节门调节装置传动围带支撑轴承转子外壳转子调节门可拆卸传热元件盒调节器空气预热器结构第五十七页，共六十五页，编辑于2023年，星期三SCR回转式预热器高温段DUDU3FNC低温段搪瓷DNF搪瓷DU3E第五十八页，共六十五页，编辑于2023年，星期三换热元件选用合适的板型采用多介质吹灰器空气预热器由高中低温段改为高低温两段，取消中温段，避免空预器在NH4HSO4沉积温度区域分段。在空预器冷段采用镀搪瓷元件严格控制氨的逃逸率保证较低的SO2/SO3的转化率(<1%)对空气预热器采取的措施第五十九页，共六十五页，编辑于2023年，星期三

4.2对引风机和烟道的影响

在布置SCR后，烟道阻力损失和空气预热器阻力损失有所增加，加之新增的SCR阻力损失，将引起引风机压头增大。烟气侧的阻力将大约增加1kPa左右；由于加入NH3和稀释风，引风机流量增加0.56%,需要对引风机改造，这些将势必增加引风机的电耗。烟道阻力增加后，对烟道设计的影响相应分三部分，在省煤器出口至SCR入口范围，烟道压力与原设计相同，和炉膛承受压力