煙氣脫硝SCR技術(shù)及相關(guān)計算

煙氣脫硝（SCR）技術(shù)及相關(guān)計算當(dāng)前第1頁\共有21頁\編于星期四\9點內(nèi)容目錄1.火電廠煙氣脫硝基本概念2.氮氧化物生成機(jī)理3.減少氮氧化物排放的方法4.煙氣脫硝SCR工藝5.運行注意事項6.氨消耗量的粗略計算當(dāng)前第2頁\共有21頁\編于星期四\9點1.火電廠煙氣脫硝基本概念

煙氣脫硝是NOx生成后的控制措施，即對燃燒后產(chǎn)生的含NOx的煙氣進(jìn)行脫氮處理的技術(shù)方法。氮氧化物（NOx）一般包括NO、NO2、

N2O、N2O3、N2O4、

N2O5等，但是大氣主要污染物還是NO和NO2?；鹆Πl(fā)電廠燃煤鍋爐燃燒煙氣中(脫硝前)的氮氧化物NOx主要包括NO、NO2，其中NO約占NOx排放總量的95%(體積濃度)，NO2約占NOx排放總量的5%(體積濃度)。當(dāng)前第3頁\共有21頁\編于星期四\9點2.氮氧化物生成機(jī)理

1、燃料型NOx燃料型NOx是指燃料中氮的化合物在燃燒過程中被氧化所生成的NOx。燃料型NOx是燃煤電廠鍋爐產(chǎn)生NOx的主要途徑，大約占NOx總量的75%-90%。2、熱力型NOx熱力型NOx是指空氣中的氧氣和氮氣在燃料燃燒時的高溫環(huán)境下生成NO和NO2的總和。反應(yīng)式如下：N2+O2→2NONO+O2→NO2當(dāng)前第4頁\共有21頁\編于星期四\9點

3.

減少氮氧化物排放的方法

根據(jù)NOx生成機(jī)理，世界上控制NOx的技術(shù)主要包括燃燒時盡量避免NOx的生成技術(shù)和NOx生成后的煙氣脫除技術(shù)。1、低NOx燃燒技術(shù)通過控制燃燒區(qū)域的溫度和空氣量，達(dá)到阻止NOx生成及降低其排放濃度的目的，也可以稱為低氮燃燒技術(shù)。2、煙氣脫硝隨著環(huán)保要求不斷提高，各種低氮燃燒技術(shù)降低NOx的排放不能滿足環(huán)保的要求，需采取燃燒后的煙氣脫硝處理。當(dāng)前第5頁\共有21頁\編于星期四\9點

4.煙氣脫硝SCR工藝

目前世界上使用最廣泛的方法是選擇性催化還原法(SCR)和選擇性非催化還原(SNCR)。

SCR技術(shù)：選擇性催化還原法（SCR為SelectedCatalyticReduction英文縮寫）

SNCR技術(shù)：選擇性非催化還原法（SNCR英文縮寫為SelectedNon-CatalyticReduction英文縮寫）

SNCR/SCR混合法技術(shù)：選擇性非催化還原法和選擇性催化還原法的混合技術(shù)當(dāng)前第6頁\共有21頁\編于星期四\9點4.1溫度窗

任何一個化學(xué)反應(yīng)都存在適宜反應(yīng)發(fā)生的溫度，通常把這個溫度區(qū)間稱為“溫度窗”。NH3對NOx選擇還原在有催化劑和沒催化劑存在的情況下，具有不同的反應(yīng)“溫度窗”。在不添加催化劑的時候，NH3對NOx理想還原溫度窗為850-1200℃，如果溫度低于這個區(qū)間，還原反應(yīng)速度就變得緩慢。催化劑的作用能提高化學(xué)反應(yīng)速率，而自身結(jié)構(gòu)和性質(zhì)不發(fā)生變化。正是由于催化劑的加入，使NH3對NOx還原溫度窗降低到250-420℃。不同的催化劑種類，溫度窗也有所不同。當(dāng)前第7頁\共有21頁\編于星期四\9點

4.2SCR技術(shù)原理

選擇性催化還原法（SCR技術(shù)）是以氨（NH3）作為還原劑，在金屬催化劑作用下，將NOx的還原成無害的N2和H2O。NH3有選擇的與煙氣中NOx反應(yīng)，而自身不被煙氣中的殘余的O2氧化，因此稱這種方法為“選擇性”。有氧條件下反應(yīng)式如下：

4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O當(dāng)前第8頁\共有21頁\編于星期四\9點SCR反應(yīng)原理示意圖當(dāng)前第9頁\共有21頁\編于星期四\9點4.3SCR工藝流程

整個SCR煙氣脫硝系統(tǒng)分為兩大部分，即SCR反應(yīng)器和液氨存儲及供應(yīng)系統(tǒng)。1、SCR反應(yīng)器SCR反應(yīng)器布置在鍋爐省煤器與空預(yù)器之間，溫度為350℃左右的位置。煙氣從省煤器底部導(dǎo)出，與帶有氣氨的稀釋空氣混合，經(jīng)一段煙道穩(wěn)流，通過導(dǎo)流板進(jìn)SCR反應(yīng)器反應(yīng)。煙氣經(jīng)脫硝后進(jìn)空預(yù)器。

當(dāng)前第10頁\共有21頁\編于星期四\9點催化劑框架結(jié)構(gòu)(垂直流型)脫硝反應(yīng)器的總括圖催化劑層預(yù)留層整流器(緩沖層)煙氣吹灰器NH3噴嘴(AIG)催化劑載卸設(shè)備導(dǎo)葉片當(dāng)前第11頁\共有21頁\編于星期四\9點

2、液氨存儲及供應(yīng)系統(tǒng)液氨存儲及供應(yīng)系統(tǒng)包括氨壓縮機(jī)、液氨儲罐、液氨蒸發(fā)器、氣氨罐廢水箱、廢水泵、廢水坑等。此套系統(tǒng)提供氨氣供脫硝反應(yīng)使用。液氨的供應(yīng)由液氨槽車運送，利用液氨卸料壓縮機(jī)將液氨由槽車輸入液氨儲罐內(nèi)，儲槽輸出的液氨在液氨蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)為氣氨，氣氨經(jīng)稀釋后供入脫硝系統(tǒng)。當(dāng)前第12頁\共有21頁\編于星期四\9點NH3儲存和供給系統(tǒng)液氨儲存罐NH3蒸發(fā)器NH3稀釋罐液氨卸料裝置當(dāng)前第13頁\共有21頁\編于星期四\9點鍋爐SCR脫硝系統(tǒng)裝置的基本流程圖

鍋爐NH3

噴注脫硝反應(yīng)器空氣預(yù)熱器NH3

混合器

蒸發(fā)器NH3

液化罐靜電除塵器引風(fēng)機(jī)煙囪換熱器增壓風(fēng)機(jī)脫硫系統(tǒng)送風(fēng)機(jī)SAH蓄壓器當(dāng)前第14頁\共有21頁\編于星期四\9點5.運行注意事項氨氣與空氣混合物會發(fā)生爆炸氨氣在空氣中體積濃度達(dá)到16-25%時(最易引燃濃度17%)，遇明火會發(fā)生爆炸,如有油類或其它可燃性物質(zhì)存在,則危險性更高。運行中控制混合器內(nèi)氨的濃度遠(yuǎn)低于爆炸下限，一般控制在5%。氨是有毒物質(zhì)，吸入或接觸對人體有嚴(yán)重的危害，當(dāng)要將氨系統(tǒng)管路打開時，需要用氮氣沖管置換后再進(jìn)行作業(yè)。當(dāng)前第15頁\共有21頁\編于星期四\9點氨逃逸率控制氨逃逸率小于3ppm，因為煙氣中部分SO2會轉(zhuǎn)化為SO3，

NH3+SO3+H2O——(NH4)SO4/NH4HSO4NH4HSO4沉積溫度150-200℃，粘度大，加劇對空預(yù)器換熱元件的堵塞和腐蝕。當(dāng)前第16頁\共有21頁\編于星期四\9點催化劑堵塞和失效反應(yīng)器布置在高含塵煙氣段，這里的煙氣未經(jīng)過除塵，飛灰顆粒對催化劑的沖蝕和沉積比較嚴(yán)重，會引起催化劑空隙堵塞現(xiàn)象，甚至可能引起催化劑中毒，使催化劑活性降低。為保證理想的脫除效率，催化劑表面必須保持清潔，在反應(yīng)器內(nèi)安裝吹灰器對催化劑層進(jìn)行定期清潔。當(dāng)前第17頁\共有21頁\編于星期四\9點6.氨消耗量的粗略計算假設(shè)鍋爐排放NOx濃度為400mg/m3,將鍋爐NOx排放濃度視為NO濃度和NO2濃度之和計算的氨消耗量。4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O（1）2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O（2）

當(dāng)前第18頁\共有21頁\編于星期四\9點

CNO+CNO2=400(1)CNO/30/(CNO/30+CNO2/46)=0.95(2)(1)、(2)公式聯(lián)合求解得到CNO、CNO2CNO=370.13mg/Nm3CNO2=29.87mg/Nm3當(dāng)前第19頁\共有21頁\編于星期四\9點Wa=(Q×CNO×17/(30×106)+Q×CNO2×17×2/(46×106))×