烟气脱硝技术选择性催化还原法SCR技术演示文稿

烟气脱硝技术选择性催化还原法SCR技术演示文稿1GTZSeminarChina(EN)/28-29.03.07/TZ本文档共55页；当前第1页；编辑于星期日\18点45分1、概述2、NOx形成的机理和NOx生成的控制3、NOx脱除技术选择4、脱销工程涉及的主要设备及系统5、SCR烟气流动模拟设计6、SCR内部结构7、还原剂的运输方式及接卸设施8、SCR典型工期9、投资估算及财务分析10、其它注意事项目录

本文档共55页；当前第2页；编辑于星期日\18点45分NOx的危害低空臭氧的产生光化学烟雾的形成酸雨各种潜在的致癌物质光化学烟雾中对植物有害的成分主要为臭氧和氮氧化合物：臭氧浓度超过0.1ppm时便对植物产生危害。NO2浓度达1ppm时，某些植物便会受害。1、概述本文档共55页；当前第3页；编辑于星期日\18点45分不同浓度的NO2对人体健康的影响本文档共55页；当前第4页；编辑于星期日\18点45分环境中NOX

来源氮氧化物是化石燃料与空气在高温燃烧时产生的，包括一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)和氧化二氮(N2O),还有NxOy。在氮氧化物中，NO占有90%以上，二氧化氮占5%-10%。随着反应温度T的升高，其反应速率按指数规律增加。当T<1500oC时,NO的生成量很少,而当T>1500oC时,T每增加100oC,反应速率增大6-7倍。本文档共55页；当前第5页；编辑于星期日\18点45分火电厂污染物排放标准(GB13223-2003)2004年以后的新项目必须预留烟气脱除氮氧化物装置空间锅炉NOx最高容许排放浓度（燃煤）：煤质NOx最高容许排放浓度（mg/Nm3)Vdaf>20%45010%≤Vdaf≤20%650Vdaf<10%1100火电厂大气污染物排放标准(GB13223-2011)2014年7月1日起，现有火力发电锅炉及燃机；2012年以后的新项目燃煤锅炉氮氧化物（以NO2计）排放限值（mg/Nm3)：100采用W型锅炉，现有循环流化床锅炉，以及2003年12月31日前建成投产或通过环评审批的电厂锅炉氮氧化物（以NO2计）排放限值（mg/NM3)：200油料燃机氮氧化物（以NO2计）排放限值（mg/Nm3)：120天燃气燃机氮氧化物（以NO2计）排放限值（mg/Nm3)：50

火电厂大气污染物排放标准本文档共55页；当前第6页；编辑于星期日\18点45分SCR设备容量在德国的发展情况19801982198419861988199019921994199619982003安装脱硫设备容量：45000MW安装SCR脱硝设备容量：30000MW联邦污染物防治法第13条例排放标准(CO,NOx,SOx,HCI,HF,粉尘）环境部长会议确定控制NOx联邦污染物防治法第17条例排放标准(CH,HCI,HF,SOx,NOx,重金属,PCDD/F,粉尘)垃圾焚烧电站7GTZSeminarChina(EN)/28-29.03.07/TZ本文档共55页；当前第7页；编辑于星期日\18点45分德国安装SCR脱硝设备容量发展情况30000250002000015000100005000安装SCR脱硝设备容量MWelbituminouscoaloillignite来源：德电联烟煤油褐煤8GTZSeminarChina(EN)/28-29.03.07/TZ本文档共55页；当前第8页；编辑于星期日\18点45分德国NOx排放情况Miot本文档共55页；当前第9页；编辑于星期日\18点45分A.热力型NOX主要反应

N2+O→NO+NN+O2→NO+ON+OH→NO+H无烟煤燃烧中，一般一半以上的NOx为热力型相关因素高温环境燃料与空气的充分混合2、NOx形成的机理和NOx生成的控制NOX形成机理本文档共55页；当前第10页；编辑于星期日\18点45分热力型NOx的生成浓度与温度的关系本文档共55页；当前第11页；编辑于星期日\18点45分B.燃料型NOX燃料中的有机氮化合物在燃烧过程中氧化生成的氮氧化物在煤粉燃烧中，约80％的NOx为燃料型相关因素与燃料和空气的混合程度密切相关与燃烧区域的温度关系不大本文档共55页；当前第12页；编辑于星期日\18点45分C.快速型NOX在燃烧的早期生成形成过程氮和燃料中的碳氢化合物反应N2＋CH化合物＝＝》HCN化合物HCN化合物氧化生成NOHCN化合物＋O2＝＝》NO对于燃煤锅炉，快速型NOx所占份额一般低于5％。本文档共55页；当前第13页；编辑于星期日\18点45分煤的燃烧方式对排放的影响NO的生成及破坏与以下因素有关：(a).煤种特性，如煤的含氮量，挥发份含量，燃料比FC/V以及V-H/V-N等。(b).燃烧温度。(c).炉膛内反应区烟气的气氛，即烟气内氧气，氮气，NO和CHi的含量。(d).燃料及燃烧产物在火焰高温区和炉膛内的停留时间。NOX生成的控制控制原理降低燃烧温度控制燃料和空气的混合速度与时机主要控制手段燃烧器设计参数（风速、旋流强度等）优化煤粉浓缩技术OFA分级送风技术注意事项锅炉的燃烧效率煤粉的着火和稳燃本文档共55页；当前第14页；编辑于星期日\18点45分不同燃煤设备所生成的NOx的原始排放值及为达到环境保护标准所需的NOx降低率举例：固态除渣煤粉炉，当要求NOx排放值为650mg/m3时，所需的NOx降低率为36％。本文档共55页；当前第15页；编辑于星期日\18点45分SNCRSCR在空气预热器前高灰段布置锅炉空预器ESPSCRinairheater燃烧估算FGDVVVVGGHSCR在低尘段布置同时脱硫脱硝工艺GGHSCR尾部布置活性炭SOx/NOx吸附工艺VVVVVV省煤器3、NOx脱除技术选择16GTZSeminarChina(EN)/28-29.03.07/TZ本文档共55页；当前第16页；编辑于星期日\18点45分烟气脱硝方案选择烟气脱硝工艺选择：目前发达国家应用较为成熟的烟气脱硝技术有选择性催化还原法(SCR)、选择性非催化还原法(SNCR)、电子束法以及炽热碳还原等。其中选择性催化还原法(SCR)、选择性非催化还原法(SNCR)在大型电站中应用较多。SNCR的优点是初投资费用低，缺点是脱硝效率较低、对电站锅炉控制要求高、氨的逃逸率较大。SCR烟气脱硝具有脱除效率高、氨的逃逸率小(≤3ppm)、运行可靠、便于维护等优点。目前，我国、欧美和日本等国家火电厂的烟气脱硝装置采用SCR技术大约占到95％。本文档共55页；当前第17页；编辑于星期日\18点45分SCR脱硝系统选择(44套SCR系统,其中38套高灰段布置,6套低灰段布置）高灰段低灰段0510152025布置位m³(x1000)2.2%97.8%蜂窝状平板状051015催化剂类型47.6%52.4%安装催化剂体积总量:18,714m³m³(x1000)18GTZSeminarChina(EN)/28-29.03.07/TZ本文档共55页；当前第18页；编辑于星期日\18点45分A.选择性非催化还原法(SNCR)主要反应氨4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O尿素2NO+(NH2)2CO+1/2O2→2N2+2H2O+CO2反应温度:

760~1090C

最佳反应温度：870~1090C脱硝效率对于城市固体垃圾炉转化效率在30~50%之间，大型电站锅炉的转化效率控制在20~40%之间。本文档共55页；当前第19页；编辑于星期日\18点45分B.选择性催化还原法(SCR)主要反应

4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O 2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O反应温度

230～450C一般应用温度：300～400C℃转化效率在70~90%之间。本文档共55页；当前第20页；编辑于星期日\18点45分SCR还原剂的比选SCR可用的还原剂一般有三种：氨水、液氨以及尿素。三种脱硝原料在市场上可以很方便的直接购买，其供应市场是充足的。在日本和中国台湾均采用液氨法，在欧洲根据不同地区三种方案均有应用。由于液氨与尿素方案互有利弊，还原剂选用液氨(无水氨)或尿素都是可行的。本文档共55页；当前第21页；编辑于星期日\18点45分脱硝效率的确定

根据工程煤质特点和燃烧烟气中NOx浓度，确定工程脱硝效率，采用2～3层+预留1层的催化剂方案。旁路系统根据《火电厂烟气脱硝工程技术规范选择性催化还原法》（HJ562-2010）中的规定：“脱硝系统不得设置反应器旁路”，因此不设置SCR烟道旁路装置。烟气温度对催化剂的影响由于一般SCR催化剂能适应的运行温度在310～400℃。锅炉运行负荷范围内，一般省煤器出口烟气温度可以满足催化剂的正常运行要求。本文档共55页；当前第22页；编辑于星期日\18点45分选择性催化还原法特点原则在催化剂作用下，氨做为还原剂选择性地和烟气中的NOx

反应生成N2+H2O最有效的NOx脱除技术催化剂型式板式或者蜂窝式TiO2为载体，V2O5做为主要活性物质，辅以WO3等增加活性，抗烧结，减低SO2的转化率脱硝效率70-90%燃料煤，天然气，石油，木材，城市垃圾等本文档共55页；当前第23页；编辑于星期日\18点45分脱硝工艺系统图（液氨方案）本文档共55页；当前第24页；编辑于星期日\18点45分尿素脱硝工艺原则性系统图本文档共55页；当前第25页；编辑于星期日\18点45分锅炉整体布置本文档共55页；当前第26页；编辑于星期日\18点45分催化剂氨的喷射栅格烟气入口烟气出口阀门控制站氨的稀释风机空气加热器加热器和分机控制面板氨的蒸发和控制单元氨的存储系统NH3本文档共55页；当前第27页；编辑于星期日\18点45分SCR反应器和旁路烟道典型的SCR系统本文档共55页；当前第28页；编辑于星期日\18点45分SCR反应器和旁路烟道典型的SCR系统本文档共55页；当前第29页；编辑于星期日\18点45分

煤质、锅炉、电除尘器、烟风系统、脱硫系统、电厂水源、水文气象、场地稳定性评价、岩土工程及地震。6kV电源：引风机电负荷容量变化，当采用尿素作为还原剂时，增加尿素解热炉电加热器，需核算高厂变、开关柜及电缆等引接方案是否满足要求。380V电源：新增380V负荷主要包括脱硝剂制备系统、SCR反应器系统及引风机系统，根椐负荷分布情况，分别在各负荷中心设置MCC，即新增加氨区MCC、脱硝MCC,及引风机MCC。热工自动化：烟气脱硝控制系统采用机组公用硬件系统。包括DCS、火灾报警和消防控制系统及工业电视监控系统等。涉及到部分建筑结构、消防、上下水、暖通工程。4、脱销工程涉及的主要设备及系统本文档共55页；当前第30页；编辑于星期日\18点45分空预器选择的影响SCR脱硝运行时，部分NH3和烟气中SO3和H2O形成的硫酸氢铵(NH4HSO4)，在150～230℃时，会对空气预热器中温段和低温段形成强腐蚀。硫酸氢铵具有很强的粘结性，粘在传热元件表面会吸附大量飞灰，造成堵灰。同时，烟气中部分SO2被SCR催化剂转化为SO3，加剧了空气预热器冷端腐蚀和堵塞。锅炉安装脱硝设备后需要对预热器及吹灰器系统采取相应的配套措施。换热元件采用吹灰通透性高的波形替代，为防止空气预热器腐蚀，合并冷段和中温段，冷段层采用搪瓷表面的传热元件，此传热元件表面光洁，易于清洗，耐磨损、耐腐蚀，使用寿命可以达到50000h。考虑长期运行清洗和冷端加高的需要，吹灰器改为双介质（蒸汽+高压水）吹灰器，并配备高压水泵系统。运行时吹灰介质为蒸汽，停机时采用高压水清洗。引风机选择的影响考虑不同型式的电除尘器，针对不同形式的引风机选择，引风机与增压风机是否合以及采用电动还是小汽轮机驱动，需进行全面的技术经济比较，根据比较结果给出引风机选型推荐意见。本文档共55页；当前第31页；编辑于星期日\18点45分本文档共55页；当前第32页；编辑于星期日\18点45分本文档共55页；当前第33页；编辑于星期日\18点45分5、SCR烟气流动模拟设计 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110Speed,ft/sSideViewEnlargementPlanView本文档共55页；当前第34页；编辑于星期日\18点45分按1:15比例制作的SCR脱硝设备流场模型35GTZSeminarChina(EN)/28-29.03.07/TZ本文档共55页；当前第35页；编辑于星期日\18点45分SCR脱硝设备流场建模试验

第一层催化剂的模拟试验优化前优化后36GTZSeminarChina(EN)/28-29.03.07/TZ本文档共55页；当前第36页；编辑于星期日\18点45分SCR脱硝设备流场建模试验

第一层催化剂表面积灰

优化前优化后37GTZSeminarChina(EN)/28-29.03.07/TZ本文档共55页；当前第37页；编辑于星期日\18点45分催化剂在反应器中的布局反应器外壳喷氨格栅烟气通往空气预热器催化剂框篮催化剂单元催化剂层6、SCR内部结构38GTZSeminarChina(EN)/28-29.03.07/TZ本文档共55页；当前第38页；编辑于星期日\18点45分SCR反应器烟气NH3未反应的NOx与逃逸的NH3排放限值浓度NOx未反应NOx逃逸NH3第一层第二层第三层NH3+NOxNH3特点:NOx–减少至

100mg/m3(约50ppm)NH3-反应基本消耗完按化学计量组成所需的附加氨气量39GTZSeminarChina(EN)/28-29.03.07/TZ本文档共55页；当前第39页；编辑于星期日\18点45分催化剂/反应器尺寸设计的主要依据要求的脱硝效率容许的NH3

逃逸率烟气流量以及进口NOx浓度烟气侧压力降本文档共55页；当前第40页；编辑于星期日\18点45分SCR催化剂设计中要考虑的因素NH3

逃逸率SO2

到SO3

的转化率NH4HSO4造成预热器的阻塞使用NH3

的烟气最低温度As的毒化碱金属（Na，K）的毒化飞灰磨损高温下催化剂的烧结催化剂的寿命本文档共55页；当前第41页；编辑于星期日\18点45分催化剂测试-催化剂组成(非表面材料)

化学成分 基于WO3

基于MoO3SiO2 % 5,1 3,4Al2O3 % 0,65 3,9Fe2O3 % 0,01 0,14TiO2 % 79,7 73,3CaO % 0,79 0,01MgO % 0,01 0,01BaO % 0,01 0,01Na2O % 0,01 0,01K2O % 0,02 0,02SO3 % 1,1 3,4P2O5 % 0,01 0,01V2O5 % 0,59 1,6MoO3 % - 12,9WO3 % 11,0 -42GTZSeminarChina(EN)/28-29.03.07/TZ本文档共55页；当前第42页；编辑于星期日\18点45分催化剂型式蜂窝式板式波纹板式本文档共55页；当前第43页；编辑于星期日\18点45分氨的喷射栅格本文档共55页；当前第44页；编辑于星期日\18点45分氨的喷射栅格和静态混合器NH3

喷射栅格静态混合器PhotocourtesyofSiemens’FlowModelTestsbrochure,1998.本文档共55页；当前第45页；编辑于星期日\18点45分静态混合器PhotocourtesyofKoch-Glitsch,Inc.本文档共55页；当前第46页；编辑于星期日\18点45分

7、还原剂的运输方式及接卸设施

本工程外购液氨由供货厂家负责用罐车运输到电厂氨储存区，卸氨压缩机抽取液氨贮罐顶部的气相氨，经压缩机压缩后，其出口气体氨打入罐车顶部将罐车内的液氨由底部压入氨贮罐，完成液氨卸载过程。液氨卸完后，将软管内剩液排入氨稀释罐。卸氨压缩机一运一备，卸料时间按1h考虑。尿素由社会车辆运输到厂内。本文档共55页；当前第47页；编辑于星期日\18点45分液氨

基本上为纯净的氨-99.5-99.7%的氨,至多0.3%的水48GTZSeminarChina(EN)/28-29.03.07/TZ本文档共55页；当前第48页；编辑于星期日\18点45分无水氨的存储罐典型的SCR