煙氣脫硝裝置scr技術(shù)

1、煙氣脫硝裝置(SCR)技術(shù)一、SCR裝置運(yùn)行原理以下:氨氣作為脫硝劑被噴入高溫?zé)煔饷撓跹b置中,在催化劑的作用下將煙氣中NOx分解成為N2和H2O,其反響公式以下:4NO+4NH3+O24N2+6H2ONO+NO2+2NH32N2+3H2O一般經(jīng)過使用合適的催化劑,上述反響能夠在200450的溫度范圍內(nèi)有效進(jìn)行,在NH3/NO=1的情況下,能夠達(dá)到8090%的脫硝效率。煙氣中的NOx濃度平時(shí)是低的,但是煙氣的體積相對(duì)很大,因此用在SCR裝置的催化劑必然是高性能。因此用在這種條件下的催化劑必然滿足燃煤鍋爐高可靠性運(yùn)行的要求。二、煙氣脫硝技術(shù)特點(diǎn)SCR脫硝技術(shù)以其脫除效率高,適應(yīng)當(dāng)前環(huán)保要求而獲取電

2、力行業(yè)高度重視和廣泛的應(yīng)用。在環(huán)保要求嚴(yán)格的發(fā)達(dá)國(guó)家比方德國(guó),日本,美國(guó),加拿大,荷蘭,奧地利,瑞典,丹麥等國(guó)SCR脫硝技術(shù)已經(jīng)是應(yīng)用最多、最成熟的技術(shù)之一。依照發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn),SCR脫硝技術(shù)必然會(huì)成為我國(guó)火力電站燃煤鍋爐主要的脫硝技術(shù)并獲取越來越廣泛的應(yīng)用。圖1為SCR煙氣脫硝系統(tǒng)典型工藝流程簡(jiǎn)圖。三、SCR脫硝系一致般組成圖1為SCR煙氣脫硝系統(tǒng)典型工藝流程簡(jiǎn)圖,SCR系一致般由氨的儲(chǔ)蓄系統(tǒng)、氨與空氣混雜系統(tǒng)、氨氣噴入系統(tǒng)、反響器系統(tǒng)、省煤器旁路、SCR旁路、檢測(cè)控制系統(tǒng)等組成。液氨從液氨槽車由卸料壓縮機(jī)送人液氨儲(chǔ)槽,再經(jīng)過蒸發(fā)槽蒸發(fā)為氨氣后經(jīng)過氨緩沖槽和輸送管道進(jìn)人鍋爐區(qū),經(jīng)過與空氣均勻

3、混雜后由分布導(dǎo)閥進(jìn)入SCR反響器內(nèi)部反響,SCR反響器設(shè)置于空氣預(yù)熱器前,氨氣在SCR反響器的上方,經(jīng)過一種特其他噴霧裝置和煙氣均勻分布混雜,混雜后煙氣經(jīng)過反響器內(nèi)催化劑層進(jìn)行還原反響。SCR系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)主要有反響器入口NOx濃度、反響溫度、反響器內(nèi)空間速度或還原劑的停留時(shí)間、NH3/NOx摩爾比、NH3的逃逸量、SCR系統(tǒng)的脫硝效率等。1、氨儲(chǔ)蓄、混雜系統(tǒng)每個(gè)SCR反響器的氨儲(chǔ)蓄系統(tǒng)由一個(gè)氨儲(chǔ)蓄罐,一個(gè)氨氣/空氣混雜器,兩臺(tái)用于氨稀釋的空氣壓縮機(jī)(一臺(tái)備用)和閥門,氨蒸發(fā)器等組成。氨儲(chǔ)蓄罐能夠容納15天使用的無水氨,可充至85%的儲(chǔ)罐體積,裝有液面儀和溫度顯示儀。液氨汽化采用電加熱的方式

4、,同時(shí)保證氨氣/空氣混雜器內(nèi)的壓力為350kPa。NH3和煙氣混雜的均勻性和分別性是保持低NH3逃逸水平的要點(diǎn)。為了保證煙氣和氨氣在煙道分別好、混雜均勻,能夠經(jīng)過下面方式保證混雜:在反響器前安裝靜態(tài)混雜器;增加NH3噴入的能量;增加噴點(diǎn)的數(shù)量和地域;改進(jìn)發(fā)射的分別性和方向;在NH3噴入后的煙道中設(shè)置導(dǎo)流板;同時(shí)還應(yīng)依照冷態(tài)流動(dòng)模型試驗(yàn)結(jié)果和數(shù)學(xué)流動(dòng)模型計(jì)算結(jié)果對(duì)噴氨系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。2、噴氨系統(tǒng)噴氨系統(tǒng)依照鍋爐負(fù)荷、反響器入口NOx濃度、反響器出口NOx濃度測(cè)量的反響信號(hào),控制氨的噴入量。3、反響器系統(tǒng)SCR反響器采用固定床形式,催化劑為模塊放置。反響器內(nèi)的催化劑層數(shù)取決于所需的催化劑反響表

5、面積。典型的部署方式是部署二至三層催化劑層。在最上一層催化劑層的上面,是一層無催化劑的整流層,其作用是保證煙氣進(jìn)入催化劑層時(shí)分布均勻。平時(shí),在第三層催化劑下面還有一層備用空間,以便在催化劑活性降低時(shí)加入第四層催化劑層。在反響器催化劑層間設(shè)置吹灰裝置,準(zhǔn)時(shí)吹灰,吹掃時(shí)間30120分鐘,每周12次。如有必要,還應(yīng)進(jìn)行反響器內(nèi)部的如期清理。反響器下設(shè)有灰斗,與電廠排灰系統(tǒng)相連,準(zhǔn)時(shí)排灰。4、省煤器和反響器旁路系統(tǒng)在省煤器前和反響器之間設(shè)置旁路,稱之為省煤器旁路。當(dāng)鍋爐負(fù)荷降低,煙氣流量減少,進(jìn)入反響器的煙氣溫度低于要求值時(shí),旁路開通,向反響器導(dǎo)入高溫?zé)煔?提高反響器內(nèi)的溫度。其他,在反響器入口和出口

6、間裝有一個(gè)大的旁路,稱之為反響器旁路。反響器旁路的作用是:鍋爐負(fù)荷降低時(shí)使用。比方開機(jī)和停機(jī)時(shí)使用,低負(fù)荷時(shí)使用和季節(jié)性使用。以防范低溫造成催化劑中毒及催化劑污染。所有SCR系統(tǒng)旁路的插板門均要保證零泄露。5、催化劑催化劑是電廠SCR工藝的核心,它約占其投資的l/3。為了使電站安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,對(duì)SCR工藝使用的催化劑應(yīng)達(dá)到以下要求:低溫度時(shí)在較寬溫度范圍擁有較高的活性高選擇性(SO2向SO3變換率和其他方面作用低即副反響少)對(duì)二氧化硫(SO2)、鹵族酸(HCl,HF)和堿金屬(Na2O、K2O)和重金屬(如As)擁有化學(xué)牢固性戰(zhàn)勝?gòu)?qiáng)烈溫度顛簸的牢固性對(duì)于煙道壓力損失小壽命長(zhǎng)、成本低理想的催化劑

7、應(yīng)擁有以下優(yōu)點(diǎn):1.高活性;2.抗中毒能力強(qiáng);3.好的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨損性;4.有合適的工作溫度區(qū)間。SCR法催化劑基本看法催化劑種類形狀:最初開發(fā)的催化劑是粒狀的?，F(xiàn)在為了防范催化劑層被粉末擁堵,減少壓力的損失,而采用蜂窩狀或平板狀催化劑。這種催化劑可依照排氣中粉末濃度選定格子的間距。圖2是蜂窩狀催化劑的外觀照片。組成:一般,催化劑是由基材(組成催化劑的骨架)、載體(使活性金屬成分能夠較好的分別合保持的資料)以及活性金屬(起催化作用的成分)組成。但現(xiàn)在使用的蜂窩狀催化劑不是用基材的,它是把載體資料自己作為基材制成蜂窩狀。表1為催化劑的結(jié)構(gòu)及其功能。催化劑性能對(duì)催化劑性能影響較大的因素有反響溫度

8、、催化劑量、氨的注入量,如圖3所示。由于在250450(最好是350400),催化劑有最正確活性,平時(shí)脫硝反響設(shè)定在這個(gè)溫度范圍內(nèi)。當(dāng)反響溫度不在這個(gè)溫度范圍內(nèi)時(shí),催化劑的性能將降低,特別是在高溫地域使用時(shí),由于過熱促使催化劑的表面被燒結(jié),使催化劑壽命降低。但是,近來隨著脫硝裝置適用范圍的擴(kuò)大,同時(shí)也要求催化劑的使用溫度范圍擴(kuò)大,如適用于反響溫度200的垃圾焚化爐(袋濾器出口處設(shè)置的脫硝裝置)的低溫催化劑,也許是適用于反響溫度高出550的單循環(huán)氣輪機(jī)(在氣輪機(jī)出口處設(shè)置的脫氮裝置)的高溫脫硝催化劑。催化劑反響溫度的依賴特點(diǎn)是由催化劑的各種活性成分(V2O5、WO3等)的含有濃度以及比率所決定的

9、。經(jīng)過合適地選擇活性金屬的組成,能夠制造合適于各種用途且擁有最正確特點(diǎn)的催化劑。圖4為活性金屬種類和催化劑活性。催化劑量：是依照脫硝裝置的設(shè)計(jì)能力和操作要求來決定的,增加催化劑量能夠提高脫硝性能。在實(shí)質(zhì)中,催化劑的初期充填量是設(shè)計(jì)要求的最合適和使用時(shí)期的損失量之和。一般用SV值SV值=辦理氣體量(m3(Vn)/h)/催化劑量(m3)來表示催化劑的充填量指標(biāo)。脫硝反響時(shí),排放氣體中的NOx和注入的NH3幾乎是以1:1的物質(zhì)的量之比進(jìn)行反響,因此在相同的催化劑充填量下,經(jīng)過增加NH3的注入量,也會(huì)使NH3的泄露量增加,因此在決定氨濃度和催化劑量時(shí)必定考慮對(duì)脫硝裝置后部機(jī)器的影響。NH3量的注入指標(biāo)

10、用注入的NH3和辦理氣體中的NOx的物質(zhì)的量(容量)之比(NH3/NOx)表示,一般依照所要求的脫硝裝置性能來設(shè)定NH3/NOx。排放氣體中含有的其他成分,如水(H2O)、氧氣(O2)等,對(duì)脫硝性能僅有很小的影響,而SOX、NOx、N2則沒有影響。但是,因NH3的注入量是依照NH3和NOx的物質(zhì)的量之比決定的,因此NOx濃度對(duì)NH3泄露濃度有影響催化劑性能隨時(shí)間的變化在工業(yè)裝置實(shí)質(zhì)運(yùn)行時(shí),隨使用時(shí)間的增加,催化劑性能的下降是不能防范的,其性能下降的程度隨工業(yè)裝置運(yùn)行條件(燃料性質(zhì)、辦理氣體溫度等)而有所不相同。平時(shí)是以必然反響條件下的反響速度常數(shù)(它隨著催化劑種類和反響溫度而變化)來議論催化劑

11、。催化劑的性能隨著使用時(shí)間的增加而下降,當(dāng)其性質(zhì)不能夠滿足設(shè)計(jì)要求時(shí),就需要更換催化劑。催化劑從開始使用到換用時(shí)為止的時(shí)間被稱為催化劑的壽命。但是催化劑的壽命與機(jī)械零件的壽命不相同,催化劑壽命的長(zhǎng)短也有很大差異。工業(yè)脫硝中,催化劑壽命隨工業(yè)裝置的種類而有所不相同,一般燃煤鍋爐為56a,燃油鍋爐為78a,燃?xì)忮仩t為810a。對(duì)于燃煤機(jī)組,哈鍋介紹脫硝裝置采用蜂窩狀催化劑,原因以下:1)在世界燃煤機(jī)組的脫硝裝置上,蜂窩狀催化劑應(yīng)用最廣泛。2)同漣漪板式、板式催化劑對(duì)照,蜂窩狀催化劑擁有以下優(yōu)點(diǎn),如表2所示。6、SCR測(cè)量控制系統(tǒng)反響溫度控制在必然溫度范圍內(nèi),隨反響溫度提高,NOx脫除率急劇增加,脫

12、硝率達(dá)到最大值時(shí),溫度連續(xù)高升會(huì)使NH3氧化而使脫硝率下降;反響溫度過低,煙氣脫硝反響不充分,易產(chǎn)生NH3的逃逸。因此要對(duì)SCR系統(tǒng)入口煙氣溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)并經(jīng)過調(diào)治儉煤器旁路開度控制SCR系統(tǒng)入口煙氣溫度氨量控制在NH3/NOx摩爾比小于1時(shí),隨NH3/NOx摩爾比增加,脫硝效率提高妙顯;NH3投入量高出需要量,NH3會(huì)造成二次污染,一般控制NH3/NOx摩爾比在1.0左右。NH3的流量控制閥調(diào)治控制NH3的流量,控制系統(tǒng)依照反響器入口NOx的濃度、煙氣流量、反響器出口所要求NOx的排放濃度和氨的逃逸濃度計(jì)算出氨的供給流量。為保證人身和設(shè)備安全,發(fā)生以下情況,氨氣閥門自動(dòng)關(guān)閉:低的煙氣流量;高的氨氣/空氣比;催化劑入口煙氣溫度過高;催化劑入口煙氣溫度過低;沒有來自