選擇性催化還原法脫硝設(shè)備的選型與維護教學(xué)

項目十脫硫脫硝設(shè)備的選型與維護

任務(wù)三脫硝設(shè)備的選型與維護

知識點1選擇性催化還原法脫硝設(shè)備的選型與維護教學(xué)內(nèi)容、目的1.教學(xué)內(nèi)容在認識氮氧化物和比較常用的脫硝技術(shù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)具體情況選擇合適的脫硝工藝和設(shè)備，以選擇性催化還原SCR法去除氮氧化物為例，對脫硝工藝、設(shè)備及設(shè)備的維護做一較為系統(tǒng)的介紹。2.教學(xué)目標(biāo)1）知識目標(biāo)常用幾種脫硝工藝及設(shè)備的選擇方法；選擇性催化還原法脫硝處理設(shè)備、設(shè)備維護2）技能目標(biāo)會選擇合適的脫硝工藝設(shè)備；會說出選擇性催化還原法脫硝原理；會對選擇性催化還原法脫硝設(shè)備進行日常維護3）素質(zhì)態(tài)度要求敬業(yè)愛崗、積極進取，吃苦耐勞；態(tài)度端正，積極主動學(xué)習(xí)，要學(xué)會發(fā)現(xiàn)問題并解決問題。

1.目前我國能源利用的現(xiàn)狀

能源的主角都是煤炭

2.燃燒產(chǎn)生的NOx問題-大氣污染煤炭燃燒(特別是火力發(fā)電廠，占NOx總排放量約70%)3.排放標(biāo)準(zhǔn)越來越嚴(yán)格一、脫硝背景吸收法

NOx控制技術(shù)二、脫硝處理方法回顧吸附法

催化還原法

非選擇性催化還原法（NSCR）

選擇性催化還原法（SCR）

我國地域大，各地情況不同，對于某一具體的工程采用何種煙氣脫硝工藝設(shè)備，必須因地制宜，進行技術(shù)、經(jīng)濟比較。在選取煙氣脫硝工藝設(shè)備的過程中，應(yīng)遵循以下原則：1、NOx的排放濃度和排放量滿足有關(guān)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)；2、技術(shù)成熟，運行可靠，應(yīng)用較多，使用率達到90％以上；3、對煤種適應(yīng)性強，并能適應(yīng)燃煤含氮量在一定范圍內(nèi)變化；4、盡可能節(jié)省建設(shè)投資；5、布置合理，占地面積較??；6、吸收劑、水和能源消耗少，運行費用低；7、吸收劑來源可靠，質(zhì)優(yōu)價廉；8、副產(chǎn)物、廢水均能得到合理的利用或處置。

三、脫硝設(shè)備的選擇三、脫硝設(shè)備的選擇脫硝工藝適應(yīng)性特點優(yōu)缺點脫硝率投資SCR適合排氣量大，連續(xù)排放源二次污染小，凈化效率高，技術(shù)成熟；設(shè)備投資高，關(guān)鍵技術(shù)難度大80％～90％較高SNCR適合排氣量大，連續(xù)排放源不用催化劑，設(shè)備和運行費用少；NH3用量大，二次污染，難以保證反應(yīng)溫度和停留時間30％～60％較低液體吸收法處理煙氣量很小的情況下可取工藝設(shè)備簡單、投資少，收效顯著，有些方法能夠回收NOx；效率低，副產(chǎn)物不易處理，目前不適于處理燃煤電廠煙氣效率低較低微生物法適應(yīng)范圍較大工藝設(shè)備簡單、能耗及處理費用低、效率高、無二次污染；微生物環(huán)境條件難以控制，仍處于研究階段80%低活性炭吸附法排氣量不大同時脫硫脫硝，回收NOx和SO2，運行費用低；吸收劑用量多，設(shè)備龐大，一次脫硫脫硝效率低，再生頻繁80％～90％高電子束法適應(yīng)范圍較大同時脫硫脫硝，無二次污染；運行費用高，關(guān)鍵設(shè)備技術(shù)含量高不易掌握85%高三、脫硝設(shè)備的選擇只有SCR和SNCR法在大型燃煤電廠獲得了較好的商業(yè)應(yīng)用，其中SCR在全球范圍內(nèi)有數(shù)百臺的成功應(yīng)用業(yè)績和十幾年的運行經(jīng)驗，日本和德國95％的煙氣脫硝裝置采用SCR技術(shù)，由于該方法技術(shù)成熟、脫硝率高、幾乎無二次污染，應(yīng)是我國煙氣脫硝引進及消化吸收的重點。SCR脫硝工藝設(shè)備的選擇關(guān)鍵是選擇哪種SCR還原劑?，F(xiàn)在主要采用液氨、氨水及尿素，選取哪個還原劑主要是從的它的供應(yīng)價格、運行成本、運輸安全、存儲安全、供應(yīng)品質(zhì)是否有保證等進行綜合比較。如果采用液氨，需要相關(guān)安全監(jiān)察部門的審批才能確定。GB18218-2000《重大危險源辨識》中把氨歸為有毒物質(zhì)及危險品，在生產(chǎn)場所如果存儲量大于40噸是重大危險源。雖然液氨的運輸、存儲、使用與氨水、尿素相比存在一定的危險性，但如果設(shè)計、安裝及運行管理到位是沒有問題的。在沒有特殊的安全要求和周邊環(huán)境要求，一般依次選用液氨、氨水、尿素。三、脫硝設(shè)備的選擇項目內(nèi)容液氨氨水尿素存儲設(shè)備的安全防護國標(biāo)及法規(guī)要求需要不需要設(shè)備初投資便宜貴貴還原劑對人的影響有毒有害無害存儲條件高壓低壓常壓、干燥存儲方式壓力容器（液態(tài)）壓力容器（液態(tài)）料倉（固體顆粒）還原劑費用較貴便宜略貴NH3濃度99.6％以上20-30％需水解或熱解運輸費用便宜貴便宜還原劑運輸線路可能規(guī)定路線可能規(guī)定路線無運行費用單價貴，總量便宜單價便宜，總量貴單價便宜，總量貴卸料操作人員特殊培訓(xùn)、持證上崗特殊培訓(xùn)、持證上崗無三種常見的SCR還原劑液氨、氨水、尿素綜合比較表三、脫硝設(shè)備的選擇

由于催化劑的活性配方和加工工藝、燒制工藝等技術(shù)只有少數(shù)國外公司掌握，雖然國內(nèi)也引進技術(shù)生產(chǎn)，但絕大部分還是需要進口催化劑，脫硝系統(tǒng)的投資中購買催化劑的成本占很大比例。脫硝系統(tǒng)選取催化劑類型是根據(jù)鍋爐燃用的煤質(zhì)以及煙氣條件如SO2、O2、NOX值、煙溫、粉塵的成分（如影響催化劑CaO、MgO堿土金屬以及重金屬）等來選擇催化劑類型，根據(jù)以上數(shù)據(jù)并調(diào)整催化劑的配方成分以及催化劑蜂窩孔徑或板徑。SCR脫硝系統(tǒng)催化劑類型的選用三、脫硝設(shè)備的選擇項目蜂窩式催化劑板式催化劑波紋板式催化劑結(jié)構(gòu)形式蜂窩網(wǎng)眼型折板型波紋板加工工藝陶制擠壓成型，整體內(nèi)外材料均勻，均有活性。用網(wǎng)狀金屬為載體，表面涂為活性成份用纖維做載體，表面涂為活性成份比表面積m2/m3大小中同等煙氣條件下需要體積小大大壓力損失一般小小高灰分煙氣適應(yīng)性一般強強抗堵塞性一般強強操作性不能疊放可以疊放可以疊放抗中毒、失活相同相同相同抗腐蝕相同相同相同抗磨損相同相同相同煙溫的適應(yīng)性290～420℃290～420℃290～420℃

三種類型催化劑的比較三、脫硝設(shè)備的選擇

SCR(SelectiveCatalyticReduction,選擇性催化還原法)。其核心技術(shù)是用氨催化還原促使煙氣中NOx大幅度凈化的方法，以滿足日趨嚴(yán)格的NOx排放標(biāo)準(zhǔn)。（通常在低NOx燃燒技術(shù)基礎(chǔ)上的后處理，因為采用低NOx燃燒技術(shù)可以達到一定的除NOx效果,但脫除率一般不超過60%。）

SCR的原理是在特定催化劑作用下，用氨或其他還原劑選擇性地將NOx還原為N2和H2O,其脫除率高，被認為是最好的煙氣脫硝技術(shù)，但缺點是投資和操作費用大，也存在NH3的泄露。

1975年在日本Shimoneski電廠建立了第一個SCR系統(tǒng)的示范工程，現(xiàn)在在歐洲已有120多臺成功應(yīng)用經(jīng)驗，其NOx的脫除率可達到80-90%。四、SCR脫硝系統(tǒng)

SCR技術(shù)是還原劑（NH3、尿素）在催化劑作用下，選擇性地與NOx反應(yīng)生成N2和H2O，而不是被O2所氧化，故稱為“選擇性”，這個化學(xué)反應(yīng)對反應(yīng)溫度有一定要求，即在280～420℃范圍內(nèi)。其主要的反應(yīng)式如下：

4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O4NH3+2NO2+O2→6N2+6H2O

脫硝反應(yīng)后的產(chǎn)物可以從上式中看出，均為N2和水，可以自然排放，不存在像脫硫處理的產(chǎn)物要進行專門的處理和存放。反應(yīng)原理如下圖所示:四、SCR脫硝系統(tǒng)

SCR脫硝裝置主要由煙道系統(tǒng)、SCR反應(yīng)器、催化劑、吹灰器、稀釋空氣系統(tǒng)、氨噴射系統(tǒng)、氨氣供應(yīng)儲存系統(tǒng)等組成。其核心裝置是反應(yīng)器（催化劑即安裝于反應(yīng)器內(nèi)部），有水平和垂直氣流兩種不同方式。在燃煤鍋爐中，煙氣的含塵量很高，一般采用垂直氣流方式。

四、SCR脫硝系統(tǒng)

四、SCR脫硝系統(tǒng)

脫硝處理的工藝流程如下：液氨由槽車運送到液氨儲罐，液氨儲槽輸出的液氨在蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)為氨氣，并將氨氣加熱到常溫后，送到氨氣緩沖罐備用。氨氣緩沖罐的氨氣經(jīng)調(diào)壓閥減壓后，通過噴氨格柵的噴嘴噴入煙氣中與煙氣混合，再經(jīng)靜態(tài)混合器充分混合后進入催化反應(yīng)器。當(dāng)達到反應(yīng)溫度且與氨氣充分混合的煙氣流經(jīng)SCR反應(yīng)器的催化層時，氨氣與NOx發(fā)生催化氧化還原反應(yīng)，將NOx還原為無害的N2和H2O。

四、SCR脫硝系統(tǒng)

NH3與煙氣均勻混合后一起通過一個填充了催化劑(如V2O5-TiO2)的反應(yīng)器，NOx與NH3在其中發(fā)生還原反應(yīng)，生成N2和H2O。反應(yīng)器中的催化劑分上下多層(一般為3—4層)有序放置。四、SCR脫硝系統(tǒng)

SCR反應(yīng)器的內(nèi)部實物圖四、SCR脫硝系統(tǒng)

SCR脫硝設(shè)備部件介紹1.SCR反應(yīng)器

SCR反應(yīng)器截面成矩形，殼體由起到加強作用的型鋼和鋼板組成，反應(yīng)器的載荷通過它的兩側(cè)承重墻均勻的分布，向下傳遞，利用反應(yīng)器底部的彈性支座傳遞到SCR鋼構(gòu)架的支撐梁上。

SCR反應(yīng)器外壁一側(cè)在每一層催化劑處均設(shè)有檢修門，用于將催化劑模塊裝入催化劑層或更換催化劑模塊。每個催化劑層設(shè)有人孔，在機組停運時允許進入檢查或檢測催化劑模塊。煙氣水平地進入反應(yīng)器的頂部并且在轉(zhuǎn)向后垂直向下通過反應(yīng)器，反應(yīng)器進口罩連接SCR入口煙道和反應(yīng)器本體之間，使進入的煙氣更均勻的分布。作為反應(yīng)器的一部分，格狀整流器安裝于進口罩和反應(yīng)器本體之間。四、SCR脫硝系統(tǒng)

SCR脫硝設(shè)備部件介紹

反應(yīng)器框架SCR脫硝設(shè)備部件介紹

為了減少煙氣中的含灰量，保證催化劑的活性，在省煤器煙道出口與SCR反應(yīng)器煙道進口之間布置有6個灰斗，灰斗上方的煙道采用擴容式設(shè)計。SCR脫硝設(shè)備部件介紹

2.耙式吹灰器

SCR反應(yīng)器每層催化劑上方裝有耙式吹灰器，采用過熱蒸汽吹灰，吹掃催化劑上的積灰。初裝時不安裝備用層吹灰器(最上層），但備用層在反應(yīng)器本體上預(yù)留有該層吹灰器的安裝接口，方便用戶增加備用層催化劑時安裝吹灰器。反應(yīng)器中每層催化劑裝備耙式吹灰器。

SCR脫硝設(shè)備部件介紹

3.催化劑催化劑是SCR設(shè)備的核心，其形狀一般為板式或蜂窩式。

催化劑層可多層設(shè)計，例如按2+1層設(shè)計，即兩層催化劑設(shè)計層加一層催化劑預(yù)留層。反應(yīng)器第一次運行時只填裝兩層催化劑，當(dāng)運行至催化劑的活性降低到低于設(shè)計值時再填裝預(yù)留層。脫硝反應(yīng)所需的催化劑按模塊化進行設(shè)計和供貨。在制造廠內(nèi)將催化劑單體安裝在金屬框架內(nèi)，每一個催化劑單體和催化劑模塊都具有標(biāo)識符號。

SCR裝置的運行成本在很大程度上取決于催化劑的壽命。其使用壽命又取決于催化劑活性的衰減速度。

SCR脫硝設(shè)備部件介紹

3.1催化劑模塊主要技術(shù)數(shù)據(jù)

SCR脫硝設(shè)備部件介紹

3.2處理催化劑注意事項

SCR脫硝設(shè)備部件介紹

3.3催化劑存放的注意事項催化劑模塊應(yīng)放在集裝箱或木箱中儲存，催化劑單體應(yīng)平放。催化劑模塊的堆放層數(shù)不能超過三層，并且地面必須鋪墊方木網(wǎng)格，用來支撐催化劑模塊。避免催化劑模塊的機械損傷。催化劑一般存放在干燥處。3.4催化劑的安裝注意事項建議從上到下安裝，否則最下層催化劑用防水的油布或鋼板來保護。催化劑安裝完畢后，反應(yīng)器、煙氣通道和催化劑層必須保證清潔，以防催化劑污染和堵塞。建議在調(diào)試實驗前安裝催化劑模塊，安裝后盡早初次運行反應(yīng)器，也就是說，試運行前的時間越短越好。SCR脫硝設(shè)備部件介紹

五、燃煤電廠SCR系統(tǒng)維護SCR系統(tǒng)投運后的日常維護機組檢修時，要檢查催化劑表面積灰、結(jié)垢情況，即使很少的積灰也要清理干凈，確?；謴?fù)啟動后可以正常運行。

五、燃煤電廠SCR系統(tǒng)維護SCR系統(tǒng)投運后的日常維護要做好防潮措施。

五、燃煤電廠SCR系統(tǒng)維護SCR系統(tǒng)投運后的日常維護

五、燃煤電廠SCR系統(tǒng)維護SCR系統(tǒng)投運后的日常維護機損壞。2

五、燃煤電廠SCR系統(tǒng)維護SCR系統(tǒng)投運后的日常維護3警報指示檢查

是否發(fā)出指示異常的警報（煙氣溫度過高、過低，氨逃逸超出，反應(yīng)器前后壓差超出，氨泄漏儀動作，稀釋空氣系統(tǒng)中氨稀釋濃度超差，出口煙道NOx值異常。）指示燈是否工作；報警系統(tǒng)是否正常；儀表指示觀察；各部分的壓力(催化層的壓差)；NOx值、氨值；各部煙氣溫度。檢查上述各項指示值是否正常。另外,與計算機打出的脫硝裝置日報、時報的記錄值相比較是否一致。

五、燃煤電廠SCR系統(tǒng)維護SCR系統(tǒng)投運后的日常維護4脫硝裝置控制臺檢查1）觀察各指標(biāo)值是否在自動檔；2）觀察操作臺：操作臺是否在自動檔；設(shè)定值是否正常；指示值是否正常。

五、燃煤電廠SCR系統(tǒng)維護SCR系統(tǒng)投運后的日常維護5觀察記錄器

各指示值是否正常；記錄用墨水是否足夠；記錄紙是否用完,卷紙是否正常；記錄的計時是否準(zhǔn)確。

五、燃煤電廠SCR系統(tǒng)維護SCR系統(tǒng)投運后的日常維護6觀察化學(xué)分析裝置1）脫硝裝置進、出口煙氣的NOx、O2分析計：NOx,O2的指示值是否正常；試樣采集是否正常；周圍環(huán)境溫度是否正常。2）脫硝裝置出口煙氣的NH3分析計：

氨的指示值是否正常；試樣采集量是否正常；周圍環(huán)境溫度是否正常；氨蒸發(fā)器溫度是否正常。

五、燃煤電廠SCR系統(tǒng)維護SCR系統(tǒng)投運后的巡檢項目7注氨裝置檢查項目1）管路各管件聯(lián)接部有否泄漏；一旦氨系統(tǒng)有氨泄漏，就有引起爆炸的危險.在氨系統(tǒng)的周圍，要查看“嚴(yán)禁煙火”的牌子是否完好；管路有無裂縫。2）氨的流量控制閥閥的動作是否正常；在填料壓蓋處是否有泄漏；一旦氨系統(tǒng)有氨泄漏，有引起爆炸的危險.在氨系統(tǒng)的周圍，要查看“嚴(yán)禁煙火”的牌子是否完好；氨流量控制閥前的壓力表指示是否正常。

五、燃煤電廠SCR系統(tǒng)維護SCR系統(tǒng)投運后的巡檢項目3）氨切斷閥閥的狀態(tài)是否正常；在填料壓蓋處是否有泄漏；氨氣是有毒氣體,在泄漏場合因未注意而接觸和吸入氨氣會傷害身體,甚至導(dǎo)致死亡；一旦氨系統(tǒng)有氨泄漏，有引起爆炸的危險.在氨系統(tǒng)的周圍，要查看指示“嚴(yán)禁煙火”的牌子是否完好。4）氨流量計流量計的狀態(tài)是否正常；在安裝填料的部位等有無泄漏。

五、燃煤電廠SCR系統(tǒng)維護SCR系統(tǒng)定期檢查和維護要點項目檢查/維護內(nèi)容檢修和處理反應(yīng)器本體催化劑上積灰狀況開動吹灰器除灰催化劑是否已損壞或堵孔清掃或調(diào)換催化劑密封件是否變形或失效換密封件測孔是否堵塞吹掃測孔注氨噴嘴噴嘴是否堵塞吹掃