烟气脱硝系统和设备介绍

nullnull 烟气脱硝系统和设备介绍 杭州尊邦科技股份有限公司 张岗null1.NOx种类 2.NOx对环境的危害 3.NOx生成机理及影响因素 4.国家NOx排放标准 5.控制NOx技术 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 6.低NOx燃烧技术 7..SNCR技术 8.SCR技术目 录1.氮氧化物种类 1.一般意义上的氮氧化物包括N2O、NO、NO2、N2O3、N2O4、N2O5等，但对大气造成污染的主要是NO、NO2和N2O。 2.燃烧过程中产生的氮氧化物主要是NO和NO2——被统称为NOx。还有一定量的N2O。在绝大多数燃烧方式中，产生的NO占90%以上。 3.由于NO在大气环境中很快会氧化成NO2，因此通常用NO2的质量浓度来表示NOx浓度 1.氮氧化物种类2.NO X 对环境的危害 (1)引发酸雨或酸沉降 NOX 在自然界发生如下反应 : NO+1/2O2=NO2 NO2+H2O=HNO3 生成的硝酸(hydrogen nitrate)导致降雨的pH 降低，当降雨的pH小于5.6时，雨水呈酸性，被称为酸雨（ acid rain ）或酸沉降（ nitrate deposition ）。 2.NO X 对环境的危害null2.氮在自然界的循环及酸雨的形成2.酸雨的危害性 酸雨被认为是当前最严重的环境问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 之一。过量的氮氧化物在生态系统（ecosystem）中造成 水体、土壤化学性质的改变，导致农业减产、鱼类死亡、高山植物种群的更改，生物多样性（ biodiversity ）的锐减. 2.酸雨的危害性null2009年全国降水pH年均值等值线图2.NO x 对环境的危害 (2). 引发光化学烟雾 NOX和碳氢化合物（hydrocarbons，CmHn ）是引发光化学烟雾的主要物质。 光化学烟雾属于二次污染，大气中的NOX和碳氢化合物在强光照射下将发生如下反应： 造成近地面空气中O3和PAN（过氧化乙酰硝酸盐）浓度升高，危害对人的呼吸系统和动植物的发育。2.NO x 对环境的危害2.NO x 对环境的危害N2O是在燃烧的起始阶段形成的极其稳定的一种氮氧化物，可以在大气中存在上百年。 N2O 对环境具有双重的损害作用：温室效应和破坏臭氧层。（3） N2O 是温室气体2.NO x 对环境的危害null“ppb” ---- parts per billion2.三种主要温室气体在大气中的增加情况null2.全球气候变暖的趋势null1951-2009年中国年平均气温变化曲线图null臭氧层的破坏导致过量紫外线直达地表，对地球生物造成伤害。美国宇航局提供的南极臭氧层空洞照片 observed ozonosphere holeN2O、CFCS等物质在紫外线照射下使O3分解为O2:2.N2O是一种破坏臭氧层的物质nullA. 热力型 NOX 主要反应 N2+O→NO+N N+O2→NO+O N+OH→NO+H 相关因素 高温环境 燃料与空气的充分混合 无烟煤燃烧中，热力型NOx可到一半以上 3.NOx的生成机理及影响因素nullB. 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 烟煤燃烧中，约80％的NOx为燃料型 3.NOx的生成形式及影响因素null 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NO HCN化合物＋O2＝＝》NO 对于燃煤锅炉，快速型NOx所占份额一般低于5％。3.NOx的生成形式及影响因素4.国家NOx排放标准（GB13223-2003,现行）4.国家NOx排放标准（GB13223-2003,现行）4.1氮氧化物最高允许排放浓度限值 火力发电锅炉及燃气轮机组氮氧化物最高允许排放浓度执行表中规定的限值。第3时段火力发电锅炉须预留烟气脱除氮氧化物装置空间。液态排渣煤粉炉执行Vdaf ＜10％的氮氧化物排放浓度限值。        表3 火力发电锅炉及燃气轮机组氮氧化物最高允许排放浓度   单位：mg/m34.国家NOx排放标准（GB13223二次征求意见稿）4.国家NOx排放标准（GB13223二次征求意见稿）5. NOx的控制方法分类 5. NOx的控制方法分类 1.燃烧中NOx生成的控制 2.烟气中NOx的脱除null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、风温、旋流强度等）优化 煤粉浓缩技术 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6.低NOx燃烧技术6.低NOx燃烧技术6.低NOx燃烧技术6.低NOx燃烧技术6.低NOx燃烧技术7.SNCR技术7.SNCR技术 SNCR (Selective Non-Catalytic Reduction)技术，即选择性非催化还原技术，它是目前主要的烟气脱硝技术之一。在炉膛 800~1250℃这一狭窄的温度范围内、在无催化剂作用下，NH3或尿素等氨基还原剂可选择性地还原烟气中的 NOx。 主要反应 氨 4NO + 4NH3 + O2 →4N2 + 6H2O 尿素 2NO + (NH2)2CO + 1/2O2 → 2N2 + 2H2O + CO2 反应温度: 800～ 1250℃ 最佳反应温度：870～1050℃ 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30～50%之间。 null7.SNCR技术null尿素在燃烧器内的转化过程： 2NH2 + 2 NO +CO + ½ O2= 2 N2 + CO2 + 2 H2O 7.SNCR技术null氨水在燃烧器内的转化过程：7.SNCR技术null尿素SNCR系统 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 nullSNCR系统主要设备 尿素溶液储存与制备系统 尿素溶液稀释模块 尿素溶液传输模块 尿素溶液计量模块 尿素溶液喷射系统SNCR系统主要设备SNCR技术特点SNCR技术特点尿素和氨是常用的两种还原剂； 没有固体与液体废物产生； 大型锅炉由于混合问题，一般脱硝效率在30～50％左右； 所需空间小，实施快捷方便； 初投资和运行成本低廉； 对锅炉运行不会产生任何影响，风险性低； 不受电厂炉型及燃用煤种的影响，适应性广。7.SNCR技术SNCR技术应用现状SNCR技术应用现状80年代中期SNCR技术在国外研发成功。 90年代初期成功地应用于大型燃煤机组。 目前世界上有超过300台锅炉应用SNCR技术。 美国2005年前脱硝机组数：SNCR 90个、SCR 192个。 我国SNCR应用 江苏利港电厂（4×600MW） 江苏阚山电厂（2×600MW） 华能伊敏电厂（2×600MW） 国华北京热电公司（ 4×100MW ） 广州瑞明电力（ 2×125MW ）7.SNCR技术SNCR减排效果SNCR减排效果7.SNCR技术SNCR脱硝技术关键SNCR脱硝技术关键影响SNCR效果的主要因素 正确的温度窗口 合适温度范围内的停留时间 良好的混合 还原剂与NOx摩尔比 技术关键 喷射点的选取 喷射器的设计 不同负荷下的的喷射控制策略7.SNCR技术炉膛燃烧CFD模拟炉膛燃烧CFD模拟获得准确的： 温度场 流场 燃烧气氛7.SNCR技术SNCR控制系统SNCR控制系统独立的PLC控制系统，预留OPC通讯接口与电厂DCS通讯 配置打印机、UPS等设备。 手动和自动两种运行模式 能自动控制药剂浓度，并检测锅炉尾部烟道的NOx的含量，通过PID调节控制喷入炉膛内的药剂流量。 周期记录系统运行工况数据 7.SNCR技术测量监控测量监控排烟NOx浓度、NH3浓度 还原剂溶液储罐液位、温度 溶解池液体密度（反算溶液浓度是否合格） 配制溶液用水流量，配制溶液用气流量、温度、压力 给料器给料量计量 在线溶液稀释用水流量、储罐送出溶液流量 每层喷射层投运情况 雾化蒸汽压力、流量 喷射层的雾化蒸汽压力调节、计量7.SNCR技术整体控制逻辑整体控制逻辑锅炉负荷： 蒸汽流量逻辑控制： 尿素罐溶液流量 稀释水流量 雾化压力 喷射层在线监测： NH3、NO反馈前馈7.SNCR技术流化床锅炉采用SNCR的优势流化床锅炉采用SNCR的优势温度窗口 通常流化床炉膛出口烟气温度在800-950℃，此温度为氨的最佳温度 停留时间 通常旋风筒内停留时间2.5 s-3.2s 旋风筒分离器后到尾部烟道停留时间0.5-1s 混合特性 旋风桶内强烈扰动混合 旋风筒至尾部烟道一般要经历两个转弯、可强化混合7.SNCR技术null选择性催化还原（SCR，Selective Catalytic Reduction）的原理是在催化剂作用下，还原剂NH3在 相对较低的温度下将NO 和NO2 还原成N2，而几乎 不发生NH3 的氧化反应，从而提高了N2 的选择性， 减少了NH3 的消耗。 该工艺于20 世纪70 年代末首 先在日本开发成功，80 年代和90 年代以后，欧洲和 美国相继投入工业应用，现已在世界范围内成为大 型工业锅炉烟气脱硝的主流工艺。在NH3/NOx 的摩 尔比为1 时，NOx 的脱除率可达90%，NH3 的逃逸量 控制在5 mg/L 以下。 为避免烟气再加热消耗能量， 一般将SCR 反应器置于省煤器后、空气预热器之 前，即高飞灰布置。氨气在加入空气预热器前的水平 管道上加入，与烟气混合。对于新建锅炉，由于预留 了烟气脱氮空间，可以方便地放置SCR 反应器和设 置喷氨槽。 SCR 系统由氨供应系统、氨气/空气喷射系统、 催化反应系统以及控制系统等组成，催化反应系统是 SCR 工艺的核心，设有NH3 的喷嘴和粉煤灰的吹扫 装置，烟气顺着烟道进入装载了催化剂的SCR 反应 器，在催化剂的表面发生NH3 催化还原成NOx。8.SCR技术null主要反应 4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O 2NO2 + 4NH3 + O2 → 3N2 + 6H2O 6NO2 + 8NH3 → 7N2 + 12H2O 反应温度 230～450 ℃ 一般应用温度：320～400 ℃ 转化效率在70～90%之间。 8.SCR技术null典型火电厂烟气SCR脱硝系统流程图nullnull8.SCR技术null1、高含尘布置优缺点：优点：烟气温度在320～400℃之间满足常规催化剂的反应要求，脱硝效率高；缺点：烟气灰尘和重金属离子（Ca、As、Na等）易使催化剂磨蚀和中毒，催化剂选择性强，使用寿命短；烟气中SO2易被转化成SO3，并与未反应的NH3在低温条件下生成硫酸盐，造成催化剂及下游设备堵塞腐蚀。2、低含尘布置优缺点：优点：催化剂在“干净”的烟气环境下工作，不会发生催化剂污染、 中毒和磨蚀，使用寿命长；缺点：在催化剂反应器前必须增装烟气加热器，系统复杂，能耗高。结论：综合技术经济方面因素，反应器高含尘布置比较合理经济； 同时结合国外SCR 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 大多数都是高含尘布置的经验，国内 SCR首先推荐采用高含尘布置。 8.SCR技术null8.SCR技术null 反应器/催化剂系统 烟气/氨的混合系统 氨的储备与供应系统 烟道系统 ＳＣＲ的控制系统 SCR系统组成8.SCR技术ＳＣＲ的系统构成ＳＣＲ的系统构成8.SCR技术null为确保喷氨烟气在催化床层表面能均匀地进行催化还原反应，在SCR反应器上端设置烟气整流层。在催化剂层上游，应达到以下的烟气速度和温度分布： —速度分布：+/- 15 % (80 % of SCR反应器-截面) +/- 20 % (20 % of SCR反应器-截面) —温度分布：+/- 10 K (完全在SCR反应器-截面之上) —速度方向：在垂直方向最大有 +/- 15 ° 的偏差8.SCR技术SCR系统主要设备SCR系统主要设备反应器/催化剂系统 主要设备：反应器 催化剂 吹灰器 8.SCR技术SCR系统主要设备SCR系统主要设备烟气/氨的混合系统 主要设备：稀释风机 静态混合器 氨喷射格栅（AIG） 空气/氨混合器8.SCR技术null氨的喷射栅格和静态混合器NH3 喷射栅格ＡＩＧ静态混合器Photo courtesy of Siemens’ Flow Model Tests brochure, 1998.8.SCR技术null氨喷射格栅及静态混合器8.SCR技术氨的流量分配阀门站 氨的流量分配阀门站 氨稀释风机 氨/空气混合器 8.SCR技术SCR系统主要设备SCR系统主要设备氨的储备与供应系统 卸料压缩机 氨蒸发器（电/蒸汽） 氨罐 缓冲罐 稀释槽8.SCR技术null反应剂原料8.SCR技术null氨的存储系统8.SCR技术null氨的蒸发器卸氨压缩机稀释槽8.SCR技术null烟道系统 挡板（有旁路） 膨胀节 导流板 烟道 8.SCR技术null省煤器旁路当锅炉低负荷运行时，省煤器出口烟气温度下降，这时可以采用省煤器旁路来提升SCR入口烟气温度 。 反应器旁路锅炉低负荷运行时SCR系统入口烟气温度会降低，锅炉启、停时烟气温度可能大幅度波动。在美国，大多采取SCR旁路措施使烟气绕过SCR反应器。日本一般不采取SCR旁路措施，认为只要控制严格，管理到位，能克服负面影响，降低工程费用。 8.SCR技术null烟道系统8.SCR技术null ＳＣＲ的控制系统：DCS、PLC、仪表、盘柜等 一. 控制系统 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 控制系统纳入机组ＤＣＳ 独立的控制系统 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 8.SCR技术脱硝的主要反应脱硝的主要反应4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O 2NO2+ 4NH3 +O2→3N2+6H2O 6NO2+8NH3→7N2+12H2O8.SCR技术催化剂型式催化剂型式波纹板式蜂窝式板式8.SCR技术催化剂主要的供应商 板式 亚基龙 巴布科可日立(BHK) 波纹板式 丹麦托普索 日立造船催化剂主要的供应商8.SCR技术 蜂窝式 康明泰克（美国） 亚基龙（德国） 日本化成 重庆远达 浙江瑞基 国电龙源 null催化剂的比较8.SCR技术null烟气流量以及进口NOx浓度 脱硝效率 NH3 逃逸量 SO2/SO3转化率 烟气中飞灰的含量 烟气中飞灰颗粒尺寸 反应器布置空间催化剂的寿命 使用NH3 的烟气最低温度 高温下催化剂的烧结 As的毒化 碱土金属（CaO） 碱金属（Na，K）的毒化 卤素（Cl）的毒化 飞灰磨损催化剂选择主要因素催化剂设计中要考虑其它因素8.SCR技术SCR 催化剂安装SCR 催化剂安装8.SCR技术nullSCR 催化剂的吹灰8.SCR技术对空预器的影响对空预器的影响烟气中部分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+H2ONH4HSO4/(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8.SCR技术采取的措施采取的措施采用多介质吹灰器 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。　 换热元件选用合适的板型 在空预器冷段采用镀搪瓷元件 严格控制漏氨率 采用较低的SO2到SO3的转化率 8.SCR技术null8.SCR技术null8.SCR技术null8.SCR技术null8.SCR技术null8.SCR技术null谢谢大家！