脱硝技术问答100题

脱硝技术问答脱硝技术问答 100100 题题 一 一 基础原理篇 基础原理篇 1 1氮氧化物的的危害有哪些 氮氧化物的的危害有哪些 答 1 NO 能使人中枢神经麻痹并导致死亡 NO2会造成哮喘和肺气肿 破坏 人的心 肺 肝 肾及造血组织的功能丧失 其毒性比 NO 更强 无论是 NO NO2或 N2O 在空气中的最高允许浓度为 5mg m3 以 NO2计 2 NOx与 SO2一样 在大气中会通过干沉降和湿沉降两种方式降落到地面 最终的归宿是硝酸盐或是硝酸 硝酸型酸雨的危害程度比硫酸型酸雨的更强 因为它在对水体的酸化 对土壤的淋溶贫化 对农作物和森林的灼伤毁坏 对 建筑物和文物的腐蚀损伤等方面丝毫不不逊于硫酸型酸雨 所不同的是 它给 土壤带来一定的有益氮分 但这种 利 远小于 弊 因为它可能带来地表水 富营养化 并对水生和陆地的生态系统造成破坏 3 大气中的 NOx有一部分进入同温层对臭氧层造成破坏 使臭氧层减薄甚至 形成空洞 对人类生活带来不利影响 同对 NOx中的 N2O 也是引起全球气候变暖 的因素之一 虽然其数量极少 但其温室效应的能力是 CO2的 200 300 倍 2 2影响影响 NONOx x生成的主要因素有哪些 生成的主要因素有哪些 答 锅炉烟气中的 NOx主要来自燃料中的氮 从总体上看燃料氮含量越高 则 NOx的排放量也就越大 此外还有很多因素都会影响锅炉烟气中的 NOx含量的多 少 有燃料种类的影响 有运行条件的影响 也有锅炉负荷的影响 1 锅炉燃料特性影响 煤挥发成分中的各种元素比会影响燃烧过程中的 NOx生成量 煤中氧 氮 O N 比值越大 NOx排放量越高 即使在相同 O N 比值条件下 转化率还与过量空气 系数有关 过量空气系数大 转化率高 使 NOx排放量增加 此外 煤中硫 氮 S N 比值也会影响到 SO2和 NOx的排放水平 S 和 N 氧化时会相互竞争 因此 在锅炉烟气中随 SO2排放量的升高 NOx排放量会相应降低 2 锅炉过量空气系数影响 当空气不分级进入炉膛时 降低过量空气系数 在一定程度上会起到限制反应 区内氧浓度的止的 因而对 NOx的生成有明显的控制作用 采用这种方法可使 NOx的生成量降低 15 20 但是 CO 随之增加 燃烧效率下降 当空气分级进 入时 可有效降低 NOx排放量 随着一次风量减少 二次风量增 N 被氧人的速 度降低 NOx的排放量也相应下降 3 锅炉燃烧温度影响 燃烧温度对 NOx排放量的影响已取得共识 即随着炉内燃烧温度的提高 NOx排 放量上升 4 锅炉负荷率影响 通常情况下 增大负荷率 增加给煤量 燃烧室及尾部受热面处的烟温随之增 高 挥发分 N 生成的 NOx随之增加 3 3控制控制 NOxNOx 的措施有那些 的措施有那些 答 有关 NOx 的控制方法从燃料的生命周期的三个阶段入手 即燃烧前 燃烧 中和燃烧后 当前 燃烧前脱硝的研究很少 几乎所有的研究都集中在燃烧中 和燃烧后的 NOx 控制 所以在国际上把燃烧中 NOx 的所有控制措施统称为一次 措施 把燃烧后的 NOx 控制措施称为二次措施 又称为烟气脱硝技术 目前普 遍采用的燃烧中 NOx 控制技术即为低 NOx 燃烧技术 主要有低 NOx 燃烧器 空气分级燃烧和燃料分级燃烧 应用在燃煤电站锅炉上的成熟烟气脱硝技术主 要有选择性催化还原技术 SCR 选择性非催化还原技术以 SNCR 及 SNCR SCR 混合烟气脱硝技术 4 4什么是低氮燃烧技术什么是低氮燃烧技术 答 对 NOx 的形成起决定作用的是燃烧区域的温度和过量空气量 因此 低 NOx 燃烧技术就是通过控制燃烧区域的温度和空气量 以达到阻止 NOx 生成及 降低其排放的目的 目前常用的低 NOx 燃烧技术有如下几种 1 燃烧优化 通过调整锅炉燃烧配风 控制 NOx 排放的一种实用方法 它采 取的措施是通过控制燃烧空气量 保持每只燃烧器的风粉 煤粉 比相对平衡及 进行燃烧调整 使燃料型 NOx 的生成降到最低 从而达到控制 NOx 排放的目的 2 空气分级燃烧技术 是目前应用较为广泛的低 NOx 燃烧技术 它的主要原 理是将燃料的燃烧过程分段进行 该技术是将燃烧用风分为一 二次风 减少 煤粉燃烧区域的空气量 一次风 提高燃烧区域的煤粉浓度 推迟一 二次风 混合时间 这样煤粉进入炉膛时就形成了一个富燃料区 使燃料在富燃料区进 行缺氧燃烧 以降低燃料型 NOx 的生成 缺氧燃烧产生的烟气再与二次风混合 使燃料完全燃烧 3 低 NOx 燃烧器 将前述的空气分级及燃料分级的原理应用于燃烧器的设计 尽可 能的降低着火区的氧浓度和温度 从而达到控制 NOx 生成量的目的 这类特殊 设计的燃烧器就是低 NOx 燃烧器 一般可以降低 NOx 排放浓度的 30 60 此外 还有燃料分级燃烧 烟气再循环等技术对 NOx 进行控制 近几年投运的 大型机组 特别是超临界 超超临界机组基本都采用了低氮燃烧技术 较好的 控制了 NOx 的排放浓度 而早些年投运的机组 NOx 排放浓度相对较高 由于 我国对环保的要求越来越高 对氮氧化物排放的限制将越来越严格 因此国内 一些大型锅炉厂和一些工程公司等对低氮燃烧技术进行了较多的研究 特别是 在已运行的机组上如在一些已运行的电站锅炉上实施低氮燃烧改造的试验和工 程应用 实施低氮燃烧改造基本上是通过采用空气分级 高位燃尽风 浓淡燃 烧器和空气浓淡分布技术 降低燃烧器区域热负荷等技术来实现对 NOx 的有效 控制 5 5上锅厂低上锅厂低 NONOx x燃烧技术有什么特点 燃烧技术有什么特点 答 在燃烧过程中降低 NOx的生成的主要手段是采用分级燃烧 降低燃烧区域 的氧浓度和降低火焰温度 上锅低 NOx燃烧技术设计的基本理念是将低过量空 气燃烧 空气分级燃烧和特殊设计的低 NOx燃烧器相结合 在挥发氮物质形成 时 非常关键的早期燃烧阶段中将 O2降低 从而达到它把整个炉膛内分段燃烧 和局部性空气分段燃烧时降低 NOx的能力结合起来 在初始的富燃料条件下促 使挥发氮物质转化成 N2 因而达到大幅度降低 NOx排放的目的 上锅低 NOx燃烧技术在燃用设计煤种的情况下 机组负荷 BMCR 工况下锅炉 的 NOx 排放浓度保证值可达到不超过 200 mg Nm3 O2 6 机组负荷大于 60 BMCR 工况下锅炉的 NOx 排放浓度保证可达到不超过 250 mg Nm3 O2 6 6 6为什么低氮燃烧技术在低负荷时为什么低氮燃烧技术在低负荷时 NONOx x的排放不易控制的排放不易控制 答 一般而言 为了保证汽温 锅炉在低负荷运行时通常会适当提高燃烧时的 过量空气系数 过量空气系数的提高使得燃烧中氧量偏高 分级燃烧效果降低 也就是没有有效发挥空气分级的特点以降低 NOx的排放 这是锅炉低负荷时 NOx 不易控制的主要原因 另外 当机组在低负荷运行时 即使不参与燃烧配风的二次风门全关时 风门挡板仍留有一定的流通空隙 以保证约 10 左右的二次风通过 冷却该燃 烧器喷嘴 但由于锅炉在低负荷运行时 总的运行风量较小 而燃烧器停运风 门全关时流通空隙的结构 冷却风量占燃烧风量的比例在低负荷时明显增加 低负荷运行时的主燃烧器区域的低氧量无法保证 分级燃烧效果降低 因此低 负荷控制 NOx的效果不明显 7 7上锅厂的低上锅厂的低 NONOx x燃烧器有什么特点 燃烧器有什么特点 上锅采用的是特殊的低 NOx燃烧器 通过特殊设计的燃烧器结构以及通过 改变燃烧器的风煤比例 将前述的空气分级 燃料分级用于燃烧器本身 以尽 可能地降低着火氧的浓度适当降低着火区的温度达到最大限度地抑制 NOx生成 的目的 上锅特殊的低 NOx燃烧器主要包括预置水平偏角的辅助风喷嘴 CFS 设计 和强化着火煤粉设计 8 8上锅厂的低上锅厂的低 NONOx x空气分级燃烧技术有什么特点 空气分级燃烧技术有什么特点 答 空气分级燃烧的基本原理是将燃料的燃烧过程分阶段完成 空气分级燃烧 主要有轴向和径向分级燃烧两种 轴向分级燃烧指在距燃烧器上方一定位置处 开设一层或两层所谓燃尽风喷口 将助燃空气沿炉膛轴向 即烟气流动方向 分 级送入炉内 使燃料的燃烧过程沿炉膛轴向分级分阶段进行 径向分级燃烧指 将二次风射流轴线向水冷壁偏转一定角度 形成一次风煤粉气流在内 二次风 在外的径向分级燃烧 空气分级燃烧这一方法弥补了简单的低过量空气燃烧的缺点 在第一级燃 烧区内的过量空气系数越小 抑制 NOx的生成效果越好 但不完全燃烧产物越 多 导致燃烧效率降低 引起结渣和腐蚀的可能性越大 因此为保证既能减少 NOx的排放 又保证锅炉燃烧的经济性和可靠性 必须正确组织空气分级燃烧过 程 轴向分级燃烧技术的主要通过紧凑燃尽风 CCOFA 和分离燃尽风 SOFA 进行控制 而径向分级燃烧技术则通过预置水平偏角的辅助风喷嘴 CFS 设计来实现 上 锅低 NOx燃烧技术能有效地将轴向分级燃烧和径向分级燃烧进行复合 9 9低低 NONOx x燃烧低过量空气技术有什么优缺点 燃烧低过量空气技术有什么优缺点 答 使燃烧过程尽可能在接近理论空气量的条件下进行 随着烟气中过量氧的 减少 可以抑制 NOx的生成 这是一种最简单的降低 NOx排放的方法 一般可降 低 NOx排放 15 20 但如炉内氧浓度过低 3 以下 会造成 CO 浓度急剧增加 增加化学不完全燃烧热损失 引起飞灰含碳量增加 燃烧效率下降 因此在锅 炉设计和运行时 应选取最合理的过量空气系数 另外当锅炉设计时按照较低的过量空气系数时 如果实际运行无法达到设 计选取的过量空气系数 实际运行高于设计值 会导致通过锅炉各受热部件的 烟气流速偏离设计值 因此将无法到达设计的换热效果和受热面防磨性的要求 因此必须将降低 NOx和提高燃烧效率相结合 在相应的低过量空气系数降 低 NOx排放的同时兼顾锅炉整体受热面的设计 优化整体锅炉的运行性能 1010 什么是什么是 SCRSCR 烟气脱硝技术 烟气脱硝技术 答 SCR 烟气脱硝技术即选择性催化还原技术 Selective Catalytic Reduction 简称 SCR 是向催化剂上游的烟气中喷入氨气或其它合适的还原 剂 利用催化剂 铁 钒 铬 钴或钼等碱金属 在温度为 200 450 时将烟气 中的 NOx 转化为氮气和水 由于 NH3具有选择性 只与 NOx发生反应 基本不 与 O2反应 故称为选择性催化还原脱硝 在通常的设计中 使用液态纯氨或氨 水 氨的水溶液 无论以何种形式使用氨 首先使氨蒸发 然后氨和稀释空气 或烟气混合 最后利用喷氨格栅将其喷入 SCR 反应器上游的烟气中 1111 SCRSCR 法的优点有哪些 法的优点有哪些 答 SCR 法是国际上应用最多 技术最成熟的一种烟气脱硝技术 该法的优点 是 由于使用了催化剂 故反应温度较低 净化率高 可高达 85 以上 工艺 设备紧凑 运行可靠 还原后的氮气放空 无二次污染 1212 SCRSCR 法的缺点有哪些 法的缺点有哪些 答 SCR 法存在一些明显的缺点 烟气成分复杂 某些污染物可使催化剂中毒 高分散度的粉尘微粒可覆盖催化剂的表面 使其活性下降 系统中存在一些未 反应的 NH3和烟气中的 SO2作用 生成易腐蚀和堵塞设备的硫酸氨 NH4 2SO4和 硫酸氢氨 NH4HSO4 同时还会降低氨的利用率 投资与运行费用较高 1313 SCRSCR 系统里的系统里的 NOxNOx 是如何被反应的 是如何被反应的 在 SCR 反应器内 NO 通过以下反应被还原 4NO 4NH3 O2 4N2 6H2O 6NO 4NH3 5N2 6H2O 当烟气中有氧气时 反应第一式优先进行 因此 氨消耗量与 NO 还原量有一对一的关系 在锅炉的烟气中 NO2 一般约占总的 NOx 浓度的 5 NO2 参与的反应如下 2NO2 4NH3 O2 3N2 6H2O 6NO2 8NH3 7N2 12H2O 上面两个反应表明还原 NO2 比还原 NO 需要更多的氨 在绝大多数锅炉的烟气 中 NO2 仅占 NOx 总量的一小部分 因此 NO2 的影响并不显著 1414 SCRSCR 脱硝法的催化剂如何选择 脱硝法的催化剂如何选择 答 SCR 法中催化剂的选取是关键因素 对催化剂的要求是活性高 寿命长 经济性好不产生二次污染 在以氨为还原剂来还原 NOx时 虽然过程容易进行 铜 铁 铬 锰等非贵金属都可起到有效的催化作用 但因烟气中含有 SO2 尘 粒和水雾 对催化反应和催化剂均不利 故采用铜 铁等金属作为催化剂的 SCR 法必须首先进行烟气除尘和脱硫 或者是选用不易受肮脏烟气污染和腐蚀 等影响的 同时要具有一定的活性和耐受一定温度的催化剂 如二氧化钛为基 体的碱金属催化剂 其最佳反应温度为 300 400 1515 如何保证如何保证 SCRSCR 系统系统 NOxNOx 脱除效率 脱除效率 答 SCR 系统 NOx 脱除效率通常很高 喷入到烟气中的氨几乎完全和 NOx 反应 有一小部分氨不反应而是作为氨逃逸离开了反应器 一般来说 对于新的催化 剂 氨逃逸量很低 但是 随着催化剂失活或者表面被飞灰覆盖或堵塞 氨逃 逸量就会增加 为了维持需要的 NOx 脱除率 就必须增加反应器中 NH3 NOx 摩 尔比 当不能保证预先设定的脱硝效率和 或 氨逃逸量的性能标准时 就必 须在反应器内添加或更换新的催化剂以恢复催化剂的活性和反应器性能 1616 SCRSCR 脱硝过程中氨的氧化机理及危害 脱硝过程中氨的氧化机理及危害 答 氨的氧化将一部分氨转化为其它的氮化合物 可能的反应有 4NH3 5O2 4NO 6H2O 4NH3 3O2 2N2 6H2O 2NH3 2O2 N2O 3H2O 影响氨氧化反应的因素有 催化剂成分 烟气中各组分和氨的浓度 反应器 温度等 一般认为在钒催化剂上 当温度超过 399 时 氨的氧化对脱硝过程 才有显著影响 其危害 首先 达到给定的 NOx 脱除率需要的氨供给率将增加 需要添加 额外的还原剂以替换被氧化的氨 第二 氨的氧化减少了催化剂内表面吸附的 氨 可能影响 NOx 脱除 可能导致催化剂体积不足 此外 由于氨不是被氧化 就是与 NOx 反应或者作为氨逃逸从反应器中排出 因此氨的氧化使 SCR 工艺过 程的物料平衡变得复杂 因此 SCR 烟气脱硝系统需要安装氨逃逸的测量仪器 1717 SCRSCR 脱硝过程中脱硝过程中 SO2SO2 氧化的机理及危害 氧化的机理及危害 答 SCR 催化剂的氧化特性使燃用含硫煤的锅炉的脱硝反应器也会将 SO2 氧化 为 SO3 2SO2 O2 2SO3 SO2 氧化率受烟气中 SO2 浓度 反应器温度 催化剂质量 催化剂的结构设计及配方的影响 SO3 的产生率正比于烟气中 SO2 的浓度 增加反应温度也会加快 SO2 的氧化 当温度超过 371 时 氧化 速率将迅速增加 SO2 氧化速率也与反应器中催化剂的体积成正比 因此 为 获得高的脱硝效率和低的氨逃逸而设计的反应器也会产生更多的 SO3 SO3 与催化剂组分及烟气组分反应 形成固体颗粒沉积在催化剂表面或内 部 缩短催化剂寿命 SCR 反应器产生的 SO3 增加了烟气中 SO3 的本底浓度 1818 SCRSCR 脱硝过程中铵盐 如硫酸氢铵和硫酸铵 的形成机理及危害 脱硝过程中铵盐 如硫酸氢铵和硫酸铵 的形成机理及危害 答 约在 320 以下 SO3 和逃逸的氨反应 形成硫酸氢铵和硫酸铵 NH3 SO3 H2O NH4HSO4 2NH3 SO3 H2O NH4 2SO4 这些物质从烟气中凝结并沉积 可以使催化剂失活 造成 SCR 系统的下游设备 沾污和腐蚀 增加空气预热器的压降并降低其传热性能 使飞灰及脱硫装置副 产物不适合于特定的用途 降低上述影响是将氨逃逸量维持在低水平以及控制 燃用含硫燃料锅炉 SCR 装置的 SO2氧化率 铵盐沉积开始的温度是氨和 SO3浓 度的函数 为了避免催化剂沾污 在满负荷条件下 SCR 系统运行温度应该维 持在 320 以上 1919 影响影响 SCRSCR 脱硝性能的因素有哪些 脱硝性能的因素有哪些 答 影响 SCR 脱硝性能的几个关键因素有 反应温度 烟气速度 催化剂的类 型 结构和表面积以及烟气 氨气的混合效果 催化剂是 SCR 系统中的主要部分 其成分组成 结构 寿命及相关参数直接影 响 SCR 系统的脱硝效率及运行状况 不同的催化剂适宜的反应温度也差别各异 反应温度不仅决定反应物的反应速度 而且决定催化剂的反应活性 如果反应 温度太低 催化剂的活性降低 脱硝效率下降 则达不到脱硝的效果 此外催 化剂在低温下持续运行 还将导致催化剂的永久性损坏 如果反应温度太高 则 NH3容易被氧化 生成 NOx的量增加 甚至会引起催化剂材料的相变 导致催 化剂的活性退化 在相同的条件下 反应器中的催化剂表面积越大 NO 的脱除 效率越高 同时氨的逸出量也越少 NH3输入量必须既保证 SCR 系统 NOx的脱除效率 又保证较低的氨逃逸率 只有 气流在反应器中速度分布均匀及流动方向调整得当 NOx转化率 氨逃逸率和催 化剂的寿命才能得以保证 采用合理的喷嘴格栅 并为氨和烟气提供足够长的 混合烟道 是使氨和烟气均匀混合的有效措施 可以避免由于氨和烟气的混合 不均所引起的一系列问题 2020 运行中影响催化剂寿命的因素有哪些 运行中影响催化剂寿命的因素有哪些 答 因为我厂 SCR 催化剂是在未经除尘的烟气中工作 故寿命会受到下列因素 的影响 1 烟气携带的飞灰中含有 Na K Ca Si As 等时 会使催化剂 中素 或 受污染 从而降低催化剂的效能 2 飞灰对催化剂反应器的磨损 3 飞灰使催化剂反应器通道堵塞 4 烟气温度降低 氨分子与 SO3和 H2O 反应生成 NH4 2SO4或 NH4HSO4 这是种 有黏性的物质 会附着在催化剂表面 易引起污染积灰进而堵塞催化剂的通道 和微孔 5 烟气温度过高会使催化剂烧结或失效 2121 SCRSCR 脱硝系统对空预器的性能有哪些影响 采取什么措施应对 脱硝系统对空预器的性能有哪些影响 采取什么措施应对 答 由于氨与 NOx的不完全反应 会有少量的氨与烟气一道逃逸出反应器 逃 逸的 NH3与烟气中的 SO3和 H2O 形成 NH4HSO4 在 150 230 时 会对空预器冷段 形成强烈腐蚀 同时造成空预器积灰 通常氨的逃逸率 体积分数 为 1 10 6 以下时 NH4HSO4生产量很少 堵塞现象不明显 若氨逃逸率增加到 2 10 6时 据日本 AKK 测试结果表明 空预器运行半年后其阻力增加约 30 若氨逃逸率 增加到 3 10 6时 空预器运行半年后阻力增加到 50 对引风机和送风机造成 较大影响 为防止空预器积灰堵塞 在冷段清洗方面需作特殊处理 如热元件采用高通透 性的波形 合并传统的冷段和中温段 使其冷段传热元件增高 空预器吹灰次 数增加 吹灰器采用双介质 运行时吹灰介质为蒸汽 停机清洗介质为高压水 等 为防止空预器腐蚀 冷段通常采用搪瓷表面传热元件 总之 通过改变空 预器的结构 运行中控制 NH3逃逸率在较低水平 则 SCR 装置不会影响锅炉的 安全运行 2222 SCRSCR 脱硝工艺由那些系统组成 脱硝工艺由那些系统组成 答 SCR 系统一般由氨的储存系统 氨与空气混合系统 氨气喷入系统 反应 器系统 省煤器旁路 SCR 旁路 检测控制系统等组成 2323 SCRSCR 系统反应器布置方式有那些 系统反应器布置方式有那些 答 按 SCR 反应器在锅炉烟道中三种不同的安装位置可分为三种布置方式 即 热段 高含尘布置 热段 低含尘和冷段布置 1 热段 高含尘布置 反应器布置在空气预热器前温度为 360 左右的位置 此时烟气中所含有的全部飞灰和 SO2 均通过催化剂反应器 反应器的工作条件 是在 不干净 的高尘烟气中 由于这种布置方案的烟气温度在 300 400 的 范围内 适合于多数催化剂的反应温度 因而它被广泛采用 但是由于催化剂 是在 不干净 的烟气中工作 因此催化剂的寿命会受下列因素的影响 烟气所携带的飞灰中含有 Na Ca Si As 等成分时 会使催化剂 中毒 或受污染 从而降低催化剂的效能 飞灰对催化剂反应器的磨损 飞灰 将催化剂通道堵塞 如烟气温度升高 会将催化剂烧结 或使之再结晶而失 效 如烟气温度降低 NH3 会和 SO3 反应生成酸性硫酸铵 从而会堵塞催化剂 和污染空气预热器 高活性的催化剂会促使烟气中的 SO2 氧化成 SO3 因 此应避免采用高活性的催化剂用于这种布置 为了尽可能地延长催化剂的使用 寿命 除了应选择合适的催化剂之外 要使反应器通道有足够的空间以防堵塞 同时还要有防腐措施 2 热段 低含尘布置 反应器布置在静电除尘器和空气预热器之间 这时 温度为 300 400 的烟气先经过电除尘器以后再进入催化剂反应器 这样可以 防止烟气中的飞灰对催化剂的污染和将反应器磨损或堵塞 但烟气中的 SO3 始 终存在 因此烟气中的 NH3 和 SO3 反应生成硫酸铵而发生堵塞的可能性仍然存 在 采用这一方案的最大问题是 静电除尘器很难在 300 400 的温度下正常 运行 因此很少采用 3 冷段布置 反应器布置在烟气脱硫装置 FGD 之后 这样催化剂将完全工 作在无尘 无 SO2 的 干净 烟气中 由于不存在飞灰对反应器的堵塞及腐蚀 问题 也不存在催化剂的污染和中毒问题 因此可以采用高活性的催化剂 减 少了反应器的体积并使反应器布置紧凑 当催化剂在 干净 烟气中工作时 其工作寿命可达 3 5 年 在 不干净 的烟气中的工作寿命为 2 3 年 这一布 置方式的主要问题是 当将反应器布置在湿式 FGD 脱硫装置后 其排烟温度仅 为 50 60 因此 为使烟气在进入催化剂反应器之前达到所需要的反应温度 需要在烟道内加装燃油或燃烧天然气的燃烧器 或蒸汽加热的换热器以加热烟 气 从而增加了能源消耗和运行费用 对于一般燃油或燃煤锅炉 其 SCR 反应器多选择安装于锅炉省煤器与空气 预热器之间 因为此区间的烟气温度刚好适合 SCR 脱硝还原反应 氨被喷射于 省煤器与 SCR 反应器间烟道内的适当位置 使其与烟气充分混合后在反应器内 与氮氧化物反应 SCR 系统商业运行业绩的脱硝效率约为 50 90 2424 氨漏失氨漏失 逃逸逃逸 有那些不利影响 有那些不利影响 1 与 SO3 和 H2O 生成硫酸氢氨 造成空预器堵塞 堵塞催化剂孔道 造 成 ESP 均流板堵塞 2 与 SO3 和 H2O 生成硫酸氨 增加烟囱细微颗粒排放 3 被脱硫浆液吸收 在皮带脱水车间稀释 散发臭味 4 被飞灰颗粒捕捉 降低飞灰荷阻比 影响除尘效率并污染飞灰 影响粉 煤灰的出售 2525 安装安装 SCRSCR 系统导致烟气中系统导致烟气中 SO3SO3 含量增大对机组运行的影响 含量增大对机组运行的影响 答 1 和氨漏失生成硫酸氢氨 使空预器和静电除尘器堵塞 2 烟气的酸露点温度升高 造成设备腐蚀 3 硫酸雾使烟气呈蓝色 影响电厂环保形象 4 硫酸雾可能会在烟囱附近沉降 直接影响电厂 5 和氨漏失生成硫酸氨 增大细微颗粒排放 2626 安装安装 SCRSCR 脱氮装置引起的烟气流动阻力对机组运行的影响 脱氮装置引起的烟气流动阻力对机组运行的影响 答 1 增大引风机负载 造成引风机电耗增大 2 增大空预器热端压差 空气侧向烟气侧泄漏量增大且会造成空预器关 键零部件受压应力增大 导致空预器故障 2727 何为何为 SCRSCR 系统系统摩摩尔尔比比 有有什什么么作作用用 答 SCR 系统摩尔比指参与脱硝反应的氨氮配比 即 3 x 是 SCR 脱硝系统的一个重要技术指标 根据脱硝反应方程式 1 摩尔 3与 1 摩 尔 x进行反应 理论上 假定所有氨参与反应 3 x摩尔比为 0 8 时的脱硝效率可达到 80 根据所要求的脱硝效率为 80 氨逃逸率 3ppm 则相应的摩尔比约为 0 812 摩尔比可由程序决定或在现场调试时设定 摩尔比的计算公式如下 3 x摩尔比 脱硝效率 100 氨逃逸率 进口 x值 在 SCR 控制系统中通过锅炉烟气流量 进口 NOx 浓度和摩尔比三者的乘 积计算出所需氨流量后送到控制器中 与实际氨流量进行比较 对误差信号 进行 PI 调节 调整氨流量控制阀的开度 从需最终控制脱硝效率 2828 什么是什么是 SNCRSNCR 烟气脱硝技术 烟气脱硝技术 答 SNCR 烟气脱硝技术是一种不需要催化剂的选择性非催化还原技术 Selective Non Catalytic Reduction 简称 SNCR 该技术是用 NH3 尿素 等还原剂喷入炉内与 NOx 进行选择性反应 不用催化剂 因此必须在高温区加 入还原剂 还原剂喷入炉膛温度为 850 1100 的区域 该还原剂 尿素 迅速 热分解成 NH3 并与烟气中的 NOx 进行 SNCR 反应生成 N2 该方法是以炉膛为 反应器 在炉膛 850 1100 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 基本上不与烟气中的 O2 作用 其主要反应为 NH3 为还原剂 4NH3 4NO O2 4N2 6H2O 尿素为还原剂 NO CO NH2 2 1 2O2 2N2 CO2 H2O 当温度高于 1100 时 NH3 则会被氧化为 NO 即 4NH3 5O2 4NO 6H2O 不同还原剂有不同的反应温度范围 NH3 的反应最佳温度区为 850 1100 当反应温度过高时 由于氨的分解会使 NOx 还原率降低 另一 方面 反应温度过低时 氨的逃逸增加 也会使 NOx 还原率降低 且 NH3 是高 挥发性和有毒物质 其逃逸会造成新的环境污染 SNCR 烟气脱硝技术的脱硝效率一般为 25 50 受锅炉结构尺寸影响很大 多用作低 NOx 燃烧技术的补充处理手段 2929 引起引起 SNCRSNCR 系统氨逃逸的原因有那些 系统氨逃逸的原因有那些 答 引起 SNCR 系统氨逃逸的原因有两种 一是由于喷入点烟气温度低影响了 氨与 NOx 的反应 另一种可能是喷入的还原剂过量或还原剂分布不均匀 还原 剂喷入系统必须能将还原剂喷入到炉内最有效的部位 因为 NOx 在炉膛内的分 布经常变化 如果喷入控制点太少或喷到炉内某个断面上的氨分布不均匀 则 会出现分布较高的氨逃逸量 为保证脱硝反应能充分地进行 以最少的喷入 NH3 量达到最好的还原效果 必须设法使喷入的 NH3 与烟气良好地混合 若喷 入的 NH3 不充分反应 则逃逸的 NH3 不仅会使烟气中的飞灰容易沉积在锅炉尾 部的受热面上 而且烟气中 NH3 遇到 SO3 会产生 NH4 2SO4 易造成空气预热器 堵塞 并有腐蚀的危险 3030 什么是什么是 SNCR SCRSNCR SCR 混合烟气脱硝技术 混合烟气脱硝技术 答 SNCR SCR 混合烟气脱硝技术是把 SNCR 工艺的还原剂喷入炉膛技术同 SCR 工艺利用逃逸氨进行催化反应的技术结合起来 进一步脱除 NOx 它是把 SNCR 工艺的低费用特点同 SCR 工艺的高效率及低的氨逃逸率进行有效结合 该联合 工艺于 20 世纪 70 年代首次在日本的一座燃油装置上进行试验 试验表明了该 技术的可行性 理论上 SNCR 工艺在脱除部分 NOx 的同时也为后面的催化法脱 硝提供所需要的氨 SNCR 体系可向 SCR 催化剂提供充足的氨 但是控制好氨的 分布以适应 NOx 的分布的改变却是非常困难的 为了克服这一难点 混合工艺 需要在 SCR 反应器中安装一个辅助氨喷射系统 通过试验和调节辅助氨喷射可 以改善氨气在反应器中的分布效果 SNCR SCR 混合工艺可以达到 40 80 的脱硝效率 氨的逃逸小于 5 10ppm 3131 脱硝工艺有那些副产物 脱硝工艺有那些副产物 答 脱硝过程是利用氨将氮氧化物还原 反应产物为无害的水和氮气 因此脱 硝过程不产生直接的副产物 可能造成二次污染的物质有逃逸的氨和达到寿命 周期的废催化剂 逃逸的氨随烟气排向大气 当逃逸氨的浓度超过一定限值时 会对环境造 成污染 因此氨逃逸水平是脱硝装置主要的设计性能指标 也是脱硝装置运行 过程中必须监视和控制的指标 脱硝装置的氨逃逸水平典型的设计值为 3ppm 当氨逃逸量超过此限值时 应更换催化剂 废催化剂可用作水泥原料或混凝土及其它筑路材料的原料或返回厂家处理 从中回收金属 再生等 3232 稀释风的作用有哪些 稀释风的作用有哪些 答 稀释风由稀释风机负责提供 其主要作用如下 一是作为 NH3的载体 降 低氨的浓度使其到爆炸极限下限以下 保证系统安全运行 二是通过喷氨格栅 将 NH3喷入烟道 有助于加强 NH3在烟道中的均匀分布 便于系统对喷氨量的控 制 3333 声波吹灰器的工作原理 声波吹灰器的工作原理 答 声波吹灰器是利用声波发生头将压缩空气携带的能量转化为高声强声波 声波对积灰产生高加速度剥离作用和振动疲劳破碎作用 使积灰产生松动而脱 离催化剂表面 以便烟气或自身重力将其带走 在声波的高能量作用下 粉尘 不能在热交换表面积聚 可有效阻止积灰的生长 3434 声波吹灰器与蒸汽吹灰器有何不同 声波吹灰器与蒸汽吹灰器有何不同 答 声波吹灰技术是利用声波发生器 把调制高压气流而产生的强声波 馈入 反应器空间内 由于声波的全方位传播和空气质点高速周期性振荡 可以使表 面上的灰垢微粒脱离催化剂 而处于悬浮状态 以便被烟气流带走 声波除灰 的机理是 波及 吹灰器输出的能量载体是 声波 通过声场与催化剂表面 的积灰进行能量交换 从而达到清除灰渣的效果 这种方式适合于松散积灰的 清除 对黏结性积灰和严重堵灰以及坚硬的灰垢无法清除 而传统的高压蒸汽 吹灰器 是 触及 的方法 输出的能量载体是 蒸汽射流 靠 蒸汽射流 的动量直接打击换热面上的灰尘 使之脱落并将其送走 这种方式适用于各种 积灰的清除 对结性较强 灰熔点低和较黏的灰有较明显效果 3535 氨的特性有哪些 氨的特性有哪些 答 氨气是无色 有强烈刺激性气味的气体 在标准状况下密度小于空气 易 液化 在常压下冷却至 33 5 或在常温下加压至 700 800kPa 气态氨就液化 成无色液体 为易溶于水的碱性物质 氨在空气中可燃 但一般难以着火 连 续接触火源可燃烧 在 651 以上可燃烧 氨气与空气混合物的浓度在 16 25 时 遇到明火会燃烧和爆炸 如果有油脂或其他可燃性物质 则更容易着火 氨对人体生理组织具有强烈腐蚀作用 对皮肤及呼吸器官有强烈刺激性及腐蚀 性 眼睛被溅淋高浓度氨 会造成视力障碍 残疾 人体忍受氨的极限是 50ppm 当人吸入含氨尝试达 0 5 5000ppm 以上的空气时 数分钟内会引起肺 水肿 甚至呼吸停止窒息死亡 根据国家职业卫生标准 GBZ 2 2002 在作业 场所 氨的短时间接触容许浓度为 30mg Nm3 时间加权平均容许浓度为 20mg Nm3 3636 与氨气或氨水的接触与氨气或氨水的接触后的处理方法 后的处理方法 答 1 皮肤接触 立即用水冲洗 如果冲洗后仍有过敏或烧伤 应进行医疗 2 眼睛接触 立即用大量的清水反复清洗 15 分钟 3 呼吸道接触 立即将人送到通风处 如停止呼吸 采用人工呼吸急救法并 尽可能快进行医疗 4 体内接触 立即喝大量的水稀释吸入的氨 不要尝试使患者呕吐 尽可能 快进行医疗 3737 制氨有那些方法 制氨有那些方法 答 一般有三种方法 尿素法 纯氨法 氨水法 氨系统的三种方法中 使用 尿素制氨的方法最安全 但是 其投资 运行总费用最高 纯氨的运行 投资 费用最低 但是 纯氨的存储需要较高的压力 安全性要求较高 氨水介于两 者之间 根据国内外制造厂商的介绍 在日本和中国台湾均采用纯氨法 在欧 洲根据不同地区的情况三种方法均有应用 在国内脱硝工程中 绝大多数脱硝 工程采用纯氨制备氨气 纯氨为通用的化工产品 可从市场采购到 通过市场 调查 市场上纯氨货源供应较为丰富 二 运行操作篇二 运行操作篇 3838 我我厂厂 4 4 机机组组烟烟气气脱脱硝硝配配置置特特点点 答 我厂 4 机组烟气脱硝采用选择性催化还原法 SCR 法 工艺 是一种 干法脱硝工艺 反应器采用高飞灰布置方式 位于省煤器与空预器之间 催 化剂为株式会社日立制作所生产的板式催化剂 用液态纯氨作还原剂 与烟 气中的 x进行反应生成氮气和水 从而降低烟气中的 x排放 4 号机组烟气脱硝工程选用 SIEMENS PCS7 控制系统 采用可编程序控制 器 PLC 加上位机控制方式 配有两台上位机操作电脑 一台为工程师 ES 站 一台为操作员站 OS 两台电脑都为单站结构 能够独立工作 并设置有脱硝系统 PLC 冗余控制主站 脱硝控制系统电源分配柜 SCR 远程 I O 站 氨区远程 I O 站 其中电源分配柜电源来自两路 一路常用电源接 自氨区 MCC 另一路备用电源引自 400V 除尘 MCC4A 段 控制中心 通过 设置在电源柜内的双电源切换装置分配给各个用电负荷 UPS 电源装置设在 控制电源分配柜内 主要提供 PLC 上位机 现场仪表阀门及氨气泄漏报警 器等负荷的用电 通过设置在 SCR 远程 I O 站机柜内的 MODBUS 模块 冗余 可以实现与主机 DCS 的通信 3939 我厂我厂 4 4 机机组组 SCRSCR 的设计参数 的设计参数 答 我厂 SCR 的设计条件下参数为 反应器压缩 附加层催化剂之前 81 6mm 2 即 800Pa 脱硝效率 80 出口 x 干基 50 4 ppm 3逃逸率 干基 3ppm 氧量基准值 6 3 x摩尔比 0 812 SO2 SO3转化率 1 0 at 365 4040 我厂我厂 SCRSCR 的工艺流程 的工艺流程 答 我厂的 SCR 工艺流程为 还原剂液氨用罐装卡车运输 以液体形态储存于 氨罐中 液态氨在注入 SCR 系统烟气之前经由蒸发器汽化 汽化的氨和稀释空 气混合 通为喷氨格栅喷入 SCR 反应器上游的烟气中 充分混合后的还原剂和 烟气在 SCR 反应器中催化剂的作用下发生反应 生成 N2和 H2O 去除烟气中的 NOx 4141 我厂我厂 SCRSCR 脱硝系统的主要设备有哪些 脱硝系统的主要设备有哪些 答 我厂 SCR 系统主要由脱硝反应系统 氨制备及氨储运系统和其他输助设备 组成 其中脱硝反应系统由 SCR 反应器 喷氨系统 氨气 烟气混合器 稀释风 机等组成 液氨储运系统包括卸料压缩机 氨储罐 氨蒸发器 缓冲罐等 SCR 其他输助设备和装置主要包括 SCR 反应器的相关管路和吹灰装置等 4242 氨系统运行需注意那些要点氨系统运行需注意那些要点 1 由于氨气的毒性和易燃易爆性 为了确保氨系统能够安全稳定的运行 液 氨卸料和氨蒸发器投运和停运 以及氨蒸发器互相切换 必须严格按照操作票 进行操作 2 氨稀释槽和废水池中的氨水 受热后会挥发氨气 为了避免因高浓度的氨水 挥发大量的氨气 影响氨区工作人员的身心健康 因此应该定期将稀释槽和废 水池中的含氨废水排出 用废水排至废水处理系统进行处理 3 应该定期检查氨系统 氨泄漏检测仪 保证氨系统的严密性 4 氨系统检修前后 需进行氮气置换 5 由于氨蒸发器原设计原因 为了防止氨蒸发器出现冷热分层现象 在氨蒸发 器运行时 应该保持氨蒸发器的工艺水疏放阀和入口阀一定的开度 使氨蒸发 器内的热水实现开始循环 4343 催化反应系统运行需注意那些要点催化反应系统运行需注意那些要点 1 反应器声波吹灰系统的稳定运行对于机组和脱硝系统的安全稳定运行极为重 要 因此无论是否喷氨 在锅炉引风机运行以后 就应该把声波吹灰系统顺控 投入运行 当锅炉需要进行检修时 在引风机停运后方可把声波吹灰系统停运 2 声波吹灰系统在每一个反应器的每一层的就地管路上都有一个压力调节阀 应该把压缩空气的压力调整在 0 5MPa 日常巡捡时应该检查该压力是否在 0 5MPa 左右 否则应该进行调整 3 稀释风机产生的稀释风不但起稀释氨气的作用 同时还具有防止 AIG 喷嘴堵 塞的作用 因此 无论是否喷氨 在锅炉引风机投入运行之前 就应该把稀释 风机投入运行 在锅炉引风机停运后 方可停运稀释风机 4 为了防止压缩空气中的水分腐蚀声波吹灰器的鼓膜 应该定期对声波吹灰器 压缩空气缓冲罐进行排污 5 脱硝混合系统中所有手动碟阀的开度在调试过程中都进行了调整和确认 因 此运行人员应该记录并标记所有手动碟阀的开度位置 并且在日常运行时 不 要随意调整这些阀门的开度位置 以免影响脱硝系统的正常运行 6 为了保证脱硝系统的安全稳定的正常运行 进入反应器内的烟气温度不能过 高 也不能过低 催化剂的正常工作温度为 290 420 只有当烟气温度高 于 290 且低于 420 时 方可向反应器内喷氨 当反应器烟气温度高于 420 时 应该对锅炉进行调整 以免催化剂发生高温烧结 从而导致催化剂活性迅 速降低 7 应当对反应器进口温度和空预器进口温度进行关注 尤其是在机组启停阶段 当空预器进口温度远大于反应器进口温度时 就表明很有可能在反应器内发生 了再燃现象 此时应该及时向脱硝技术供应商 BHK 进行咨询 以便采取适当措 施 8 在正常情况下 锅炉满负荷运行时 反应器压差应该小于 350Pa 若反应器 压差过大 应引起注意 当反应器压差高于 400Pa 时 应该及时向脱硝技术供 应商 BHK 进行咨询 以便采取适当措施 4444 我厂液氨蒸发器的结构是什么样的 我厂液氨蒸发器的结构是什么样的 答 我厂液氨蒸发器是螺旋管式的 管内为液氨 管外为温水浴 以蒸汽喷入 水中将水加热自 42 再以温水将液氨汽化 并加热至常温 通过控制蒸气调 节阀使液氨蒸发器水温保持在 42 当水温超过 45 时则切断蒸汽截止阀 蒸 发器前进氨管路上装有压力控制阀将氨气压力控制在 0 15MPa 当出口压力达到 0 2MPa 时 切断进氨截止阀 4545 简述我厂简述我厂 4 4 号炉号炉 SCRSCR 反应区工艺流程 反应区工艺流程 答 我厂 4 号炉 SCR 反应器位于锅炉下游的烟道上 氨喷射格栅位于反应器 上游的烟道上 因此 在反应器入口处 通过导流板 能使氨气 空气混合 气体在烟气中均匀分布 在反应器中 氨与烟气中的 x 发生反应 生成 氮气和水 然后烟气进入空预器进行热交换后进入除尘器 4646 我厂我厂 4 4 号炉号炉 SCRSCR 反反应应器器有有什什么么特特点点 答 我厂 4 号炉配有两个反应器 每个反应器中催化剂共有 120 块 分两层 布置 每层布置 12X5 初始催化剂体积为 301m3 反应器 催化剂类型为板 式 催化剂由 1mm 厚 间距 7mm 的催化剂元件组成 由日立提供 催化剂元 件包含支撑板 在其上涂有表面有活性催化剂成分的二氧化钛载体 在每层 催化剂上方装有催化剂测试片及其支架 可定期取出催化剂测试片进行试验 测试 用来判断催化剂的运行情况 为了防止烟气的飞灰在催化剂上沉积 堵塞催化剂孔道 在每层催化剂 上安装了 4 个声波吹灰器 吹灰介质为压缩空气 为了防止烟气中的大颗粒 飞灰在催反应系统内积聚 在每个催化反应器的进口烟道底部安装了1 个灰 斗 同时有 4 个压缩空气喷嘴 可以将积聚在进口烟道上的飞灰吹入灰斗 在催化反应器的底部还安装有 3 个灰斗 用来收集反应器内部的飞灰 4747 我厂我厂 4 4 号炉号炉 S SC CR R 反反应应区区压压缩缩空空气气接接自自何何处处 答 我厂 4 号炉 SCR 反应区吹灰所需的压缩空气由全厂检修用压缩空气系统 供应 一般耗气量为 360Nm3 h SCR 区催化反应器附近所需的仪用压缩空气 由 4 炉仪用压缩空气目管接出 主要用于气动阀和仪器仪表的反吹 平均耗 气量为 1 0Nm3 min 4848 我厂我厂 4 4 号炉号炉 S SC CR R 氨氨气气喷喷射射系系统统有有什什么么工工艺艺特特点点 答 氨储存和蒸发系统为脱硝系统提供氨气 氨耗量随进口 x 值由氨流 量控制阀来控制 氨气进入混合器后与稀释空气混合 比例为 19 1 以 避免混合气体发生爆炸 在检修停止供氨时推荐用氮气吹扫管道中残留的氨 气 氨气在混合器和管道中与空气混合后 进入氨分配总管 氨 空气喷射 系统包括供应支管 喷嘴格栅和喷嘴 每个供应管道上都装有手动节流阀和 流量孔板 通过调节可获得氨气在烟气中更均匀的分布 根据烟道中烟气取 样分析得出 3 和 x 的分布值 据此来调节节流阀 氨喷射格栅安装 在反应器前的竖直烟道中 氨喷射格栅包括格栅管和喷嘴 根据 x 浓度 分布调节各个喷嘴的氨气 空气混合气体流量 4949 简简述述我我厂厂 S SC CR R 控控制制系系统统的的基基本本原原理理 答 通过反馈控制提供氨量 保持出口 x值恒定 进口 x浓度和烟气 流量的乘积为 x流量信号 然后此信号与所要求的 3 x摩尔比 取决于脱硝效率 相乘得到氨耗量信号 氨流量计算出后将信号送到控制 器中 与实际氨流量进行比较 对误差信号进行PI 调节 调整氨流量控制 阀的开度 如果由于联锁失效而不能调节喷氨 则立即关闭氨流量控制阀 5050 我我厂厂 S SC CR R 系系统统供供氨氨控控制制有有什什么么特特点点 答 我厂 SCR 系统供氨控制系统对氨流量用温度和压力因子进行修正 进口 NOx 信号送入控制器 根据程序计算氨流量 用氨流量控制阀控制氨流量 从而控制器能保持出口 NOx 的浓度值 在氨供应管道上有一个紧急切断阀 如联锁条件 烟气温度低于 286 或氨气稀释比例高于 14 任何一条 满足 将关闭切断阀 保证安全运行 防止催化剂损坏 5151 我我厂厂 S SC CR R 系系统统稀稀释释空空气气的的供供应应控控制制有有什什么么特特点点 答 稀释风机提供到混合器中的稀释空气 流量可用手动挡板进行控制 一 旦设定好空气流量 将不再随锅炉负荷进行调节 根据氨气占整个混合气体 的比例约 5 计算稀释空气的流量 在低负荷或低 NOx 值时 氨气浓度将 低于 5 将空气流量信号与氨流量信号相比得出稀释比例 以控制在爆炸极 限范围内 在混合器上游的氨气管道上设有止回阀 防止倒流 5252 我我厂厂 S SC CR R 系系统统氨氨气气 空空气气混混合合气气体体的的供供应应控控制制有有什什么么特特点点 答 氨气与稀释空气在混合器中混合 然后混合气体进入分配总管 接着进 入各喷氨支管 每个支管上都有手动节流阀和流量孔板 以保证混合气体能 均匀地喷入到烟气中 5353 氨区由那些设备组成 氨区由那些设备组成 答 氨区作为脱硝供氨系统 主要包括液氨储存 氨气供应 废气排放和氨气 泄漏报警等部分组成 5454 液氨储存由那些设备组成 液氨储存由那些设备组成 答 液氨储存主要包括两个液氨储罐和两台卸料压缩机 一用一备 液氨储罐 进口气动切断阀 液氨储罐气出口气动切断阀及卸料压缩机主要用于液氨槽车 卸氨至液氨储罐 由现场卸氨人员在就地控制箱上操作 不参与顺控和连锁 5555 氨气供应系统由那些设备组成 氨气供应系统由那些设备组成 答 氨气供应主要包括两台液氨蒸发器分别对应两台氨气缓冲罐 系统为一用 一备 蒸发器采用水浴的原理 运行时通过调节蒸发器气