SCR脫硝工藝的教案第1頁/共82頁1、NOx的來源通常以NOx表示NO（90%）和NO2（10%）天然源：閃電、火災(zāi)、大氣中NH3、N2O的氧化人為源：燃煤電廠、硝酸廠、汽車排放等第2頁/共82頁2、NOx的危害性（酸雨的定義）降水pH<5.6稱為酸雨第3頁/共82頁2、NOx的危害性（受酸雨破壞的紅杉樹）第4頁/共82頁2、NOx的危害性（臭氧層受破壞）第5頁/共82頁2、NOx的危害性（臭氧層受破壞）第6頁/共82頁2、NOx的危害性（光化學(xué)煙霧事件）NOx與HC等污染物，在合適的氣象、地理條件下，受強(qiáng)烈的光照后形成光化學(xué)煙霧。1940年首次出現(xiàn)于美國洛杉磯。

現(xiàn)象：強(qiáng)烈刺激性的淺藍(lán)色煙霧使能見度降低；行人眼睛紅腫流淚，刺激呼吸系統(tǒng)，損害肺功能；橡膠開裂，植物葉片受毒變黃以致枯死。第7頁/共82頁2、NOx的危害性（溫室效應(yīng)）第8頁/共82頁2、NOx的危害性（溫室效應(yīng)—冰川溶化）第9頁/共82頁3、NOx排放指標(biāo)（標(biāo)準(zhǔn)）單位：mg/m3

時段

第1時段

第2時段

第3時段

實施時間05年1月1日05年1月1日04年1月1日燃煤鍋爐Vdaf＜10%15001300110010%≤Vdaf≤20%1100650650Vdaf＞20%450環(huán)保部門的要求，二期工程建成后，嵩嶼電廠一、二期工程大氣污染物的排放應(yīng)按GB13223-2003第Ⅲ時段限值的一半控制，即：NOx控制濃度值為≤225mg/m3。第10頁/共82頁3、NOx的排放指標(biāo)（總量）2004年全國電廠NOx的排放量：655.7萬

噸2004年一期工程NOx的排放量：7211噸2005年一期工程NOx的排放量：7668噸環(huán)保部門要求的NOx排放指標(biāo)：A、濃度≤225mg/m3。B、脫硝率＞60%現(xiàn)有的排放濃度：450~600mg/m3第11頁/共82頁4、NOx生的原因燃料型NOx熱力型NOx

第12頁/共82頁4、NOx產(chǎn)生的原因燃料型NOxA、定義：空氣中的氧與煤中氮元素?zé)峤猱a(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)，生成NOx。B、比例：占燃燒過程所產(chǎn)生NOx的75%～90%，是燃燒過程中NOx的主要來源。C、煤中氮量：煤中含氮0.5～3.0%第13頁/共82頁熱力型NOxA、定義：燃燒時空氣中的N2和O2在高溫下生成的NOx。B、條件：熱力型NOx是在溫度高于1500K時產(chǎn)生的，并隨著溫度的升高而增多。4、NOx產(chǎn)生的原因第14頁/共82頁4、NOx產(chǎn)生的影響因素煤種（揮發(fā)份、氮量、固定碳）燃料溫度過量空氣系數(shù)（a值）反應(yīng)區(qū)的煙氣組成（O2、N2、CO等）反應(yīng)停留時間煤粉細(xì)度過量空氣系數(shù)a為最重要的影響因素第15頁/共82頁5、NOx的控制技術(shù)主要有兩大類：（1）低NOx燃燒技術(shù)在鍋爐爐膛內(nèi)減少煤燃燒生成NOx的量（2）煙氣脫氮技術(shù)在煙氣中脫除NOx，以減少向環(huán)境排放。第16頁/共82頁5、NOx控制技術(shù)（低NOx燃燒技術(shù)）技術(shù)分類1、低過量空氣燃燒2、空氣分級燃燒、燃料分級燃燒3、煙氣再循環(huán)等技術(shù)技術(shù)核心形成缺氧富燃料區(qū)，設(shè)法降低局部高溫區(qū)的燃燒溫度以抑制NOx的生成。第17頁/共82頁1、空氣分級燃燒實質(zhì)：缺氧燃燒2、燃料分級燃燒實質(zhì)：NOx被還原80%空氣量20%空氣量20%燃料80%燃料5、NOx控制技術(shù)（低NOx燃燒技術(shù)）第18頁/共82頁5、NOx控制技術(shù)（DRB型低NOx燃燒器）第19頁/共82頁5、NOx控制技術(shù)（低NOx燃燒模擬圖）第20頁/共82頁5、NOx的控制技術(shù)（煙氣脫硝）SelectiveNon-CatalyticReduction(SNCR)選擇性非催化還原法（氨和尿素在1000°C下發(fā)生反應(yīng)）：工藝簡化，但脫氮效率較低。SelectiveCatalyticReduction(SCR)

選擇性催化還原法(SCR)（在450°C噴射氨水和空氣，用V-Mo催化劑使NOx轉(zhuǎn)化為N2和蒸汽）*被廣泛的應(yīng)用*不利的因素有：氨水的揮發(fā)*NH3/尿素存儲 第21頁/共82頁煙氣SCR脫硝工藝第二部分：SCR工藝與設(shè)備

第22頁/共82頁1、煙氣SCR脫硝原理（化學(xué)反應(yīng)原理）

在氮氧化物(NOx)選擇催化還原過程中，通過加氨(NH3)可以把NOx轉(zhuǎn)化為氮氣(N2)和水(H2O)。主要的化學(xué)反應(yīng)方程式如下：

4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O6NO+4NH3→5N2+6H2O第23頁/共82頁1、煙氣SCR脫硝原理（化學(xué)反應(yīng)機(jī)理）

氨首先被催化劑活化成氨基，再與煙氣中的NO偶合，形成了極易降解為N2和H2O的亞硝基中間產(chǎn)物。隨著還原態(tài)的催化劑被煙氣中的氧氣所氧化，催化劑得到復(fù)原，實現(xiàn)了催化循環(huán)。

第24頁/共82頁1、煙氣SCR脫硝原理（化學(xué)反應(yīng)過程）

原煙氣NH3

催化劑層NOxNOxNOxNH3NH3NH3NOxNOxN2N2H2OH2OH2O凈煙氣第25頁/共82頁1、煙氣SCR脫硝原理（化學(xué)反應(yīng)過程）

NH3NOxN2H2O第26頁/共82頁2、煙氣SCR脫硝工藝（反應(yīng)器簡圖）

凈煙氣原煙氣催化劑整流器噴氨第27頁/共82頁2、煙氣SCR脫硝工藝（工藝簡圖）

第28頁/共82頁3、煙氣SCR工藝（#2機(jī)反應(yīng)器布置側(cè)面圖）

KLOP導(dǎo)流板省煤器整流層運行層備用層膨脹節(jié)灰斗空預(yù)器一次風(fēng)機(jī)FL39650mmFL34550mmFL26500mmFL18690mmFL13990mmMN圖例新增的設(shè)備原有的設(shè)備改造的立柱原有的立柱混合器注氨格柵第29頁/共82頁4、煙氣SCR脫硝工藝（主要技術(shù)指標(biāo)）

項目單位設(shè)計值鍋爐煙氣流量Nm3/h1010466NH3逃逸率Vol.ppm≤3設(shè)計脫硝效率%60SO2轉(zhuǎn)化成SO3的百分率%≤1第30頁/共82頁4、煙氣SCR脫硝工藝（主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)）

每臺機(jī)每小時耗氨量為110Kg，4臺機(jī)每天耗氨量約為10噸4臺機(jī)年耗量為3300

噸（按100%負(fù)荷，7500hr計）4臺機(jī)年耗氨總費用約為1000萬元，（按3100元/噸氨計）

第31頁/共82頁5、煙氣SCR設(shè)備（反應(yīng)器基礎(chǔ)與砼支承）#1機(jī)反應(yīng)器基礎(chǔ)改造#1機(jī)反應(yīng)器砼支座第32頁/共82頁5、煙氣SCR設(shè)備（反應(yīng)器安裝圖）反應(yīng)器鋼架安裝圖反應(yīng)器殼體安裝圖第33頁/共82頁5、煙氣SCR設(shè)備（稀釋風(fēng)機(jī)）為保證氨（NH3）注入煙道的絕對安全以及均勻混合，將氨濃度降低到爆炸極限（其爆炸極限：在空氣中體積比為15％～28％）下限以下，控制在5％以內(nèi)。一期風(fēng)機(jī)房布置在反應(yīng)器前側(cè)二期風(fēng)機(jī)房布置在反應(yīng)器后側(cè)第34頁/共82頁5、煙氣SCR設(shè)備（AIG示意圖）

氨注入柵格（AIG）包含有注射噴嘴的集管和支管。每個反應(yīng)器配1根母管，12根支管，每根支管上有6個噴嘴。一、二期噴嘴數(shù)量有差異。PIFIFIFIFIFIFIFIFIFI煙道稀釋后的氨氣支管母管第35頁/共82頁5、煙氣SCR設(shè)備（AIG實物圖）

氨注入柵格（AIG）上的集管和支管一期施工中AIG二期施工中AIG第36頁/共82頁5、煙氣SCR設(shè)備（AIG-噴嘴）白色金屬部分為注氨噴嘴

氨母管調(diào)節(jié)閥流量計煙道噴嘴AIG噴嘴分布示意圖第37頁/共82頁5、煙氣SCR設(shè)備（吹灰器）吹灰器的作用是定期吹去催化劑層上的積灰第38頁/共82頁5、煙氣SCR設(shè)備（氨站-參數(shù)）氨站設(shè)3座100m3的氨儲罐，儲存的氨數(shù)量為165噸，滿足電廠4臺機(jī)組鍋爐脫硝15天儲存量的需要。汽化器：3臺，氣化能力約500kg/h（液氨轉(zhuǎn)為氣氨）穩(wěn)壓罐：約4m3

（儲存氣氨）4氨中和裝置、消防裝置、卸氨裝置、勞保（洗眼器）等第39頁/共82頁5、煙氣SCR設(shè)備（氨站-水噴淋中實景）

氨罐四周的噴淋頭用于氨氣泄漏時應(yīng)急噴淋及夏季高溫下罐體的降溫噴淋。第40頁/共82頁5、煙氣SCR設(shè)備（后石電廠氨站）參照對比圖第41頁/共82頁5、煙氣SCR設(shè)備（氨站-設(shè)備圖片）氣化器壓縮機(jī)第42頁/共82頁5、煙氣SCR設(shè)備（SCR反應(yīng)器實景圖片）嵩嶼電廠#3機(jī)SCR反應(yīng)器嵩嶼電廠#2機(jī)SCR反應(yīng)器第43頁/共82頁5、煙氣SCR設(shè)備（SCR反應(yīng)器實景圖片）嵩嶼電廠#2-#4機(jī)SCR反應(yīng)器嵩嶼第44頁/共82頁5、煙氣SCR設(shè)備（SCR反應(yīng)器實景圖片）臺塑集團(tuán)SCR反應(yīng)器漳州后石電廠SCR反應(yīng)器第45頁/共82頁5、煙氣SCR設(shè)備（SCR反應(yīng)器實景圖片）江蘇太倉電廠SCR反應(yīng)器第46頁/共82頁6、運行機(jī)組改造（對原空預(yù)器的影響）150160170180190200210220230240110100二氧化硫濃度/ppmNH3=1ppmNH3=2ppmNH3=5ppmNH3=10ppm硫酸氫銨的凝固點/℃NH3+SO3——（NH4）2SO4+NH4HSO4

煙氣經(jīng)SCR處理后，少量未參加脫硝反應(yīng)的NH3會與SO3反應(yīng)生成NH4HSO4和(NH4)2SO4，對空預(yù)器造成粘污、堵塞。第47頁/共82頁6、運行機(jī)組改造（對空預(yù)器的影響對策）

常規(guī)空預(yù)器冷端腐蝕區(qū)僅在冷端100mm-200mm的范圍內(nèi)，在增加了SO3轉(zhuǎn)化率后，硫酸露點通常上升5℃-10℃，預(yù)熱器冷端受硫酸腐蝕區(qū)范圍將上升到250mm-450mm，原有空預(yù)器的冷段305mm高度就顯得不夠了。因此，為不影響機(jī)組的正常運行，對空氣預(yù)熱器進(jìn)行了改造。原空預(yù)器3層傳熱元件更換為2層，取消中間傳熱元件。熱端的材質(zhì)由A3鋼更換為Corten鋼，冷端的材質(zhì)則由Corten鋼更換為搪瓷表面，轉(zhuǎn)子分格改24分格為48分格。第48頁/共82頁6、運行機(jī)組改造（對策-波紋板更換）改造后熱端DU型板改造后冷端DNF型板第49頁/共82頁6、運行機(jī)組改造（引風(fēng)機(jī)）

在脫硝效率為60%和90%的情況下，SCR增加的煙氣阻力分別為680Pa和870Pa，引風(fēng)機(jī)大約需增加1000Pa的壓頭來彌補(bǔ)增設(shè)脫硝裝置后所引起的風(fēng)壓損失。改造后的引風(fēng)機(jī)仍采用動葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(jī)，出力由原來的211.8m3/s變?yōu)?30.8m3/s，風(fēng)壓則由原來的3100Pa左右上升為4090Pa，第50頁/共82頁煙氣SCR脫硝工藝第三部分：SCR催化劑

第51頁/共82頁1、催化劑的分類主要有三大類：貴金屬（低溫條件使用、對SO2氧化作用強(qiáng)）金屬氧化物（中溫條件使用，本工程選用）沸石分子篩（高溫條件使用）第52頁/共82頁2、催化劑的成份以V2O5-WO3（MoO3）/TiO2

為例：TiO2：90%左右（w/w）V2O5：0.3-1.5%（w/w）WO3、MoO3（分別約為10%和6%，w/w）注：WO3、MoO3一般只選用其中一種第53頁/共82頁3、催化劑各成份的作用以V2O5-WO3（MoO3）/TiO2

為例：TiO2：起載體作用V2O5：催化反應(yīng)的活性組分，降解NOx，同時會把SO2氧化為SO3。WO3、MoO3：作為結(jié)構(gòu)助劑，提高催化劑的穩(wěn)定性，防止釩出現(xiàn)高溫?zé)Y(jié)現(xiàn)象。第54頁/共82頁4、商用催化劑的型式（比較圖）平板式催化劑（后石電廠）蜂窩式催化劑

（嵩嶼電廠）第55頁/共82頁4、商用催化劑的型式（比較圖）平板式催化劑（后石電廠）蜂窩式催化劑

（嵩嶼電廠）第56頁/共82頁4、商用催化劑的型式（比較圖）平板式催化劑（后石電廠）蜂窩式催化劑

（嵩嶼電廠）第57頁/共82頁5、蜂窩式催化劑的外形不同氣流孔徑的催化劑模塊第58頁/共82頁5、催化劑制造過程第59頁/共82頁5、催化劑的箱體（實景圖）催化劑箱體（共64個模塊）模塊間的密封

第60頁/共82頁6、催化劑的分層布置（示意圖）

每層的催化劑：6箱×7=42箱

原煙氣(Spare)運行層

備用層原煙氣(Spare)吹灰器第61頁/共82頁6、催化劑在煙道中的布置（示意圖）

H整流層催化劑運行層催化劑備用層導(dǎo)流板催化劑箱體DW每個反應(yīng)器的催化劑：2層+1層備用每臺爐有2個反應(yīng)器第62頁/共82頁6、催化劑的組裝（示意圖）氨噴射格柵外殼支撐結(jié)構(gòu)出口煙道催化劑塊起重機(jī)進(jìn)口煙道第63頁/共82頁6、催化劑的箱體（安裝圖）吊裝中的催化劑箱體

安裝中的催化劑箱體

第64頁/共82頁6、催化劑層（安裝后的實景圖）第65頁/共82頁7、催化劑的參數(shù)項目規(guī)格類型蜂窩型催化劑模塊孔徑7.0mm催化劑模塊孔數(shù)21孔×21孔催化劑塊尺寸150mm×150mm×606mmSV值6,890h-1每臺爐的總催化劑量146.5m3持續(xù)運行的最高溫度410℃持續(xù)運行的最低溫度300℃短期運行的最高溫度450℃短期運行的最低溫度280℃第66頁/共82頁8、影響催化降解效果的因素（1）反應(yīng)溫度反應(yīng)溫度決定著反應(yīng)速度和反應(yīng)活性。目前的SCR系統(tǒng)大多設(shè)定在320℃～420℃之間。（2）空間速度空間速度是煙氣在催化劑容積內(nèi)的停留時間尺度?？臻g速度大，煙氣在反應(yīng)器內(nèi)的停留時間短，則反應(yīng)有可能不完全。一般在2500～3500ｈ-1。（3）煙氣流型及與氨的湍流混合在工程設(shè)計中必須重視煙氣的流場，噴氨點應(yīng)具有湍流條件以實現(xiàn)與煙氣的最佳混合，形成明確的均項流動區(qū)域。（4）催化劑的類型、結(jié)構(gòu)和表面積催化劑是SCR系統(tǒng)中最關(guān)鍵的部分，其類型、結(jié)構(gòu)和表面積都對脫除NOx效果有很大影響。第67頁/共82頁煙氣SCR脫硝工藝第四部分：運行與管理

第68頁/共82頁第69頁/共82頁2、催化劑的堿金屬中毒

Na、K腐蝕性混合物如果直接和催化劑表面接觸，會使催化劑活性降低。反應(yīng)機(jī)理是在催化劑活性位置的堿金屬與其它物質(zhì)發(fā)生了反應(yīng)。

MeOMeMe

O

MeNa（K）OOHNa+（K+）OO酸性中心第70頁/共82頁3、催化劑的砷中毒

砷(As)中毒主要是由煙氣中的氣態(tài)As2O3引起的。As2O3擴(kuò)散進(jìn)入催化劑表面及堆積在催化劑小孔中，然后在催化劑的活性位置與其它物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，砷在催化劑表面的堆積，引起催化劑活性降低。AsOAsOAsMeOMeOMeOOHOAs2O3MeOMeOMeOOOOOO新鮮催化劑氣態(tài)As2O3堆積在催化劑表面第71頁/共82頁5、催化劑的堵塞

催化劑的堵塞主要是由于銨鹽及飛灰的小顆粒沉積在催化劑小孔中，阻礙了NOx、NH3、O2到達(dá)催化劑活性表面，引起催化劑鈍化。第72頁/共82頁6、催化劑的磨損

催化劑的磨蝕主要是由于飛灰撞擊在催化劑表面形成的，磨蝕強(qiáng)