SCR脱硝工艺讲解...ppt

脱硝工艺介绍 潍坊科达环境工程有限公司技术部 1 目前能源利用的现状国民经济的持续发展 离不开能源的支持 无论过去 现在 还是将来的一段时间内 能源的主角都是煤炭 在一次能源总消费中 煤炭占76 煤产量的80 是直接用于燃烧 其中发电厂用煤量大于总产量的30 2 燃烧产生的NOx问题煤炭作为能源在国民经济发展中做出了巨大的贡献 但同时在其开发与利用过程中也带来了一系列环境污染问题 危及生态平衡与人类的生存 煤燃烧时排放的NOx是大气污染的元凶之一 该物质达到一定浓度就会对人体健康构成威胁和危害 氮氧化物与空气中的水结合最终会转化成硝酸和硝酸盐 随着降水和降尘从空气中落到地面 硝酸是酸雨的重要原因之一 它与其它污染物在一定条件下能产生光化学烟雾污染 严重破坏了生态环境 并且严重危害人体呼吸系统 一 为什么要装设脱硝装置 一般意义上的NOx包括N2O NO NO2 N2O3 N2O4 N2O5等 但对大气造成污染的主要是NO和NO2 我国氮氧化物的排放量中70 来自于煤炭的直接燃烧 电力工业又是我国的燃煤大户 因此火力发电厂是NOx排放的主要来源之一 在煤的燃烧过程中 NOx的生成量和排放量与燃烧方式 特别是燃烧温度和过量空气系数等密切相关 燃烧形成的NOx可分为燃料型 热力型和快速型3种 其中快速型NOx生成量很少 可以忽略不计 热力型NOx是指当炉膛温度在1350 以上时 空气中的氮气在高温下被氧化生成NOx 当温度足够高时 热力型NOx可达20 过量空气系数和烟气停留时间对热力型NOx的生成有很大影响 燃料型NOx指的是燃料中的有机氮化物在燃烧过程中生成的NOx 其生成量主要取决于空气燃料的混合比 燃料型NOx约占NOx总生成量的75 90 过量空气系数越大 NOx的生成和转化率也越高 对常规燃煤锅炉而言 NOx主要通过燃料型生成途径而产生 二 NOx是怎样生成的 1 两个步骤控制NOx排放的技术指标可分为一次措施和二次措施两类 一次措施是通过各种技术手段降低燃烧过程中的NOx生成量 即低NOx燃烧技术 二次措施是将已经生成的NOx通过技术手段从烟气中脱除 即烟气脱硝技术 2 一次措施 1 降低过量空气系数和氧气浓度 使煤粉在缺氧条件下燃烧 2 降低燃烧温度 防止产生局部高温区 3 缩短烟气在高温区的停留时间 3 二次措施目前通行的烟气脱硝工艺大致可分为干法 半干法和湿法3类 三 去除NOx的方法 1 各种方法介绍干法包括选择性非催化还原法 SNCR 选择性催化还原法 SCR 电子束联合脱硫脱硝法 半干法有活性炭联合脱硫脱硝法 湿法有臭氧氧化吸收法等 就目前而言 干法脱硝占主流地位 其原因是 NOx与SO2相比 缺乏化学活性 难以被水溶液吸收 NOx经还原后成为无毒的N2和O2 脱硝的副产品便于处理 NH3对烟气中的NO可选择性吸收 是良好的还原剂 湿法与干法相比 主要缺点是装置复杂且庞大 排水要处理 内衬材料腐蚀 副产品处理较难 电耗大 特别是臭氧法 2 此次采用的脱硝方法我公司此次采用的脱硝方法是SCR干法脱硝 因此重点分析SCR脱硝的原理及其结构 四 脱硝技术的分类 SCR既是英文 SelectiveCatalyticReduction 意思为选择性催化还原法 其核心技术是用氨催化还原促使烟气中NOx大幅度净化的方法 以满足日趋严格的NOx排放标准 SCR的原理是在特定催化剂作用下 用NH3 尿素或其他还原剂选择性地将NOx还原为N2和H2O 其脱除率高 被认为是最好的烟气脱硝技术 但缺点是投资和操作费用较大 1975年在日本Shimoneski电厂建立了第一个SCR系统的示范工程 脱硝效果显著 迄今为止在欧美国家 中国已得到大范围的推广使用 其NOx的脱除率可达到80 90 五 SCR脱硝技术的原理 SCR技术是还原剂 NH3 尿素 在催化剂作用下 选择性的与NOx反应生成N2和H2O 而不是被O2所氧化 故称为 选择性 这个化学反应对反应温度有一定要求 即在280 420 范围内 其主要的反应公式如下 4NH3 4NO O2 4N2 6H2O4NH3 2NO2 O2 6N2 6H2O脱硝反应后的产物可以从上式中看出 具为N2和水 可以自然排放 不存在像湿法处理的产物要进行专门的处理和存放 反应原理如下图所示 五 SCR脱硝技术的原理 SCR脱硝装置主要由氨气供应储存系统 稀释空气系统 烟道系统 氨喷射系统 SCR反应器 催化剂 吹灰器等组成 其核心装置是反应器 催化剂即安装于反应器内部 有水平和垂直气流两种不同方式 在燃煤锅炉中 烟气的含尘量很高 一般采用垂直气流方式 六 SCR脱硝技术的结构 脱硝处理的工艺流程如下 液氨由槽车运送到液氨储罐 液氨储槽输出的液氨在蒸发器内蒸发为氨气 并将氨气加热到常温后 送到氨气缓冲罐备用 氨气缓冲罐的氨气经调压阀减压后 通过喷氨格栅的喷嘴喷入烟气中与烟气混合 再经静态混合器充分混合后进入催化反应器 当达到反应温度且与氨气充分混合的烟气流经SCR反应器的催化层时 氨气与NOx发生催化氧化还原反应 将NOx还原为无害的N2和H2O 六 SCR脱硝技术的结构 六 SCR脱硝技术的结构 六 SCR脱硝技术的结构 NH3与烟气均匀混合后一起通过一个填充了催化剂 如V2O5 TiO2 的反应器 NOx与NH3在其中发生还原反应 生成N2和H2O 反应器中的催化剂分上下多层 一般为2 1 3 1层 有序放置 六 SCR脱硝技术的结构 SCR反应器的内部实物图 七 SCR脱硝设备部件介绍 1 SCR反应器SCR反应器截面成矩形 壳体由起到加强作用的型钢和钢板组成 反应器的载荷通过它的两侧承重墙均匀的分布 向下传递 利用反应器底部的弹性支座传递到SCR钢构架的支撑梁上 SCR反应器外壁一侧在每一层催化剂处均设有检修门 用于将催化剂模块装入催化剂层或更换催化剂模块 每个催化剂层设有人孔 在机组停运时允许进入检查或检测催化剂模块 烟气水平地进入反应器的顶部并且在转向后垂直向下通过反应器 为使进入的烟气更均匀的分布 作为反应器的一部分 格状整流器安装于进口和反应器本体之间 七 SCR脱硝设备部件介绍 七 SCR脱硝设备部件介绍 反应器框架 七 SCR脱硝设备部件介绍 为了减少烟气中的含灰量 保证催化剂的活性 在省煤器烟道出口与SCR反应器烟道进口之间布置有6个灰斗 灰斗上方的烟道采用扩容式设计 七 SCR脱硝设备部件介绍 2 耙式吹灰器SCR反应器每层催化剂上方装有耙式吹灰器 采用过热蒸汽吹灰 吹扫催化剂上的积灰 初装时不安装备用层吹灰器 最上层 但备用层在反应器本体上预留有该层吹灰器的安装接口 方便用户增加备用层催化剂时安装吹灰器 反应器中每层催化剂装备三台耙式吹灰器 七 SCR脱硝设备部件介绍 3 催化剂催化剂是SCR技术的核心 其形状一般为板式或蜂窝式 我公司脱硝装置的催化剂采用蜂窝式催化剂 主要成分为TiO2和V2O3 少量的WO3 催化剂层按2 1层设计 即两层催化剂设计层加一层催化剂预留层 反应器第一次运行时只填装两层催化剂 当运行至催化剂的活性降低到低于设计值时再填装预留层 脱硝反应所需的催化剂按模块化进行设计和供货 在制造厂内将催化剂单体安装在金属框架内 每一个催化剂单体和催化剂模块都具有标识符号 七 SCR脱硝设备部件介绍 3 1催化剂模块主要技术数据 七 SCR脱硝设备部件介绍 3 2处理催化剂注意事项 七 SCR脱硝设备部件介绍 3 3催化剂存放的注意事项催化剂模块应放在集装箱或木箱中储存 催化剂单体应平放 催化剂模块的堆放层数不能超过三层 并且地面必须铺垫方木网格 用来支撑催化剂模块 避免催化剂模块的机械损伤 催化剂一般存放在干燥处 3 4催化剂的安装注意事项建议从上到下安装 否则最下层催化剂用防水的油布或钢板来保护 催化剂安装完毕后 反应器 烟气通道和催化剂层必须保证清洁 以防催化剂污染和堵塞 建议在调试实验前安装催化剂模块 安装后尽早初次运行反应器 也就是说 试运行前的时间越短越好 八 氨气的危害 1 氨是敏感性气体 很低的浓度即可被察觉 通常5 10ppm即可闻到臭气 2 即使很少量的氨 一进入眼睛 就会因刺激而流泪 一接触伤口 就会感到剧痛 3 即使极稀薄的氨气