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xxx发电公司脱硝培训资料 一 SCR工作原理 系统布置 1 一 引言 氮氧化物 NOx 是继粉尘和硫氧化物 SOx 之后燃煤电站环保治理的重点 因此根据相关环境法律法规的要求 需要在燃煤锅炉尾部加装脱硝装置 烟气脱硝应用较多的是选择性催化还原法 SCR 选择性非催化还原法 SNCR 及SNCR SCR联合技术 由于高的还原率及技术的广泛使用 选择性催化还原 SCR 已成为目前国内外电站烟气脱硝的主流技术 2 二 SCR法烟气脱硝的技术原理 SCR烟气脱硝系统 SelectiveCatalyticReduction 采用氨气 NH3 作为还原介质 国外较多使用无水液氨 基本原理是把符合要求的氨气喷入到烟道中 与原烟气充分混合后进入反应塔 在催化剂的作用下 并在有氧气存在的条件下 选择性的与烟气中的NOx 主要是NO NO2 发生化学反应 生成无害的氮气 N2 和水 H2O 3 SCR基本还原反应式为 4NO 4NH3 O2 4N2 6H2O2NO2 4NH3 O2 3N2 6H2OSCR主要副反应为1 SO2的氧化反应 即2SO2 O2 2SO32 NH3和SO3反应生成NH4HSO4 即NH3 SO3 H2O NH4HSO4SO2的氧化反应随着温度的升高而加剧 同时催化剂对此反应有催化作用 NH3与SO3的反应随温度的降低而加剧 NH4HSO4为黏性物质 会堵塞催化剂孔隙 降低其活性 同时还会对下游设备造成危害 4 三 SCR法脱硝工艺流程及系统简介 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 反应器系统等组成 5 首先 液氨由槽车运送到液氨储罐贮藏 无水液氨的储存压力取决于储罐的温度 例如20 时压力为lMPa 液氨通过液氨蒸发器中的蒸汽 热水 被减压蒸发输送至液氨缓冲罐备用 缓冲罐中的氨气经调压阀减压后送至氨气 空气混合器中 这时鼓风机向氨气 空气混合器中鼓入与氨量成一定配比的空气 形成氨气体积含量为5 的混合气体 经稀释的氨气通过喷射系统中的喷嘴被注入到烟道隔栅中 与原烟气混合 在喷嘴数量较少的情况下 为了获得氨和烟气的充分均匀分布 要在反应塔前加装1个静态混合器 锅炉省煤器后烟气与氨气混合后 进入反应塔 在催化剂的作用下 烟气中的NOx与氨气发生化学反应 烟气在反应塔中与高温催化剂的反应最佳温度为370 440 6 四 脱硝反应剂制备系统 NH3区 反应剂制备系统 NH3区 包括了氨储存系统和氨与空气混合系统 主要设备有卸氨压缩机 液氨储罐 液氨蒸发器 缓冲罐 稀释风机 氨 空气混合器 氨稀释槽及废水泵等 7 1 卸氨压缩机 卸氨压缩机的作用是把液态的氨从运输的罐车中转移到液氨储罐中 卸氨压缩机一般为往复式压缩机 它抽取槽车的液氨 经压缩后将液氨槽车的液氨推挤入液氨储罐中 由于槽车向储罐供氨的过程中 随着槽车氨量的减少 其压力也不断下降 甚至影响继续供氨 因此使用卸氨压缩机提高槽车罐内的压力 以保证其罐内的液氨可全部顺利卸出 卸氨压缩机为水冷型压缩机 采用工业水作为冷却水并直接排放 8 2 液氨储罐 液氨储罐是SCR脱硝系统液氨储存的设备 一般为能够承受一定压力载荷的罐体 储罐上安装有超流阀 逆止阀 紧急关断阀和安全阀作为储罐液氨泄露保护所用 储罐四周安装有工业水喷淋管线及喷嘴 当储罐罐体温度过高时自动淋水装置开启 对罐体喷淋降温 同时 液氨储罐还必须有必要的接地装置 氨储罐选用卧式罐 设计压力取介质在50 时的饱和蒸汽压力的1 1倍 工作温度 15 40 储罐还装有温度计 压力表 液位计和相应的变送器信号送到主体机组控制系统 当储罐内温度高于40 或压力高于1 55Mpa时报警 储罐四周安装有工业水喷淋管线 当储罐罐体温度高于33 时自动淋水装置启动 对罐体自动喷淋降温至28 左右 9 3 液氨蒸发器 液氨蒸发器一般为螺旋管式 管内为液氨 管外为温水浴 以蒸汽直接喷入水中加热至40 再以温水将液氨汽化 并加热至常温 蒸汽流量受蒸发槽本身水浴温度控制调节 当水的温度高于55 时则切断蒸汽来源 并在控制室DCS上报警显示 蒸发罐上装有压力控制阀将气氨压力控制在0 2MPa 当出口压力达到0 38MPa时 切断液氨进料 在氨气出口管线上装有温度检测器 当温度低于10 时切断液氨进料 使氨气至缓冲槽维持适当温度及压力 10 4 缓冲罐 缓冲罐又叫蓄积槽 液氨经过液氨蒸发器蒸发为氨气后进入缓冲罐 其作用是对氨气进行一个缓冲作用 保证了氨气有一个稳定的压力 缓冲罐的结构相对简单 主要有氨气的进出口 安全阀以及排污阀等 11 5 稀释风机 稀释风机的作用是将稀释风引入氨 空气混合系统 稀释风的作用有三个 一是用于控制 二是作为NH3的载体 通过喷氨格栅 AIG 将NH3送入烟道 有助于加强NH3在烟道中的均匀分布 三是稀释风通常在加热后才混入氨气中 这有助于氨气中水分的汽化 因此 在引入稀释风后需要增加一个稀释风的加热器 通常采用蒸汽或电加热器加热的方法 个别的工艺流程采用以蒸汽加热为主 电加热为辅的方式 稀释风一般为常压且无腐蚀性 因而稀释风机可按普通风机标准选取 稀释风机的选择需满足SCR系统脱除最多NOx时NH3所需要的稀释风量的要求 12 6 氨 空气混合器 氨气在进入喷氨格栅前需要在氨 空气混合器中充分混合 氨 空气混合器有助于调节氨的浓度 同时氨和空气在这里充分混合有助于喷氨格栅中喷氨分布的均匀 氨气与来自稀释风机的空气混合成氨气体积含量为5 的混合气体后送入烟气中 13 7 氨气稀释槽及废水泵 氨气稀释槽一般为立式水槽 液氨系统各排放处所排出的氨气由管线汇集后从稀释槽底部进入 通过分散管将氨气分散至稀释槽水中 并利用大量水来吸收安全阀排放的氨气 废水泵的作用是把稀释槽中的废水抽取排到电厂的废水处理系统进行处理排放 由于脱硝系统中的废水具有一定的腐蚀性 因此要求泵具有耐腐蚀能力 泵的容量取决于排水处理设备的废液接收能力 14 五 氨喷射 AIG 系统 烟气流场是选择性催化还原法 SCR 脱硝系统设计的关键 目标是使烟气中的氮氧化物和还原剂氨 NH3 达到最佳湍流混合 混合系统一般由AIG装置和导流装置构成 为了控制喷氨格栅上游烟道整个横截面和反应器入口横断面气流的温度分布及烟气流速 有时需要使用静态混合器 另外 在烟气转向处安装导流板 以确保烟气流动方向正确 也是使整个SCR系统的压力损失降到最低的必要措施 15 目前较成熟的氨气注入方式有传统的喷氨格栅及导流板 氨喷射系统位于SCR反应器上游烟道内 由一个给料总管和数个连接管组成 连接管给分配管供料 分配管给数个配有喷嘴的喷管供料 传统的喷射格栅按混合器长期运行后会出现喷嘴堵塞现象 造成混合不均匀 而且系统调节复杂 16 六 SCR法脱硝反应塔系统 在不使用催化剂的条件下 氨与NOx发生化学的温度需要980 如果加入催化剂 反应温度可以降低到320 400 反应催化剂一般采用TiO2为基体的V2O5和WO3混合物 具体配方根据烟气参数确定 17 反应器是SCR装置的核心部件 是提供烟气中的NOx与NH3在催化剂表面上生成N2和H2O的场所 反应器设计影响SCR系统的投资成本和运行成本 以及催化剂用量等方面 有两种SCR反应器形式 一种是完全SCR反应器 另一种是安装在管道内的SCR反应器 完全SCR反应器设计是将催化剂放置在单独的反应器空间内 锅炉烟气用管道从省煤器出口输送到SCR反应器 完成脱NOx后 接着再到空气预热器进口 完全的SCR反应器允许每一层安装大量的催化剂 增加NOx的脱除量和催化剂寿命 也增加了可用于在进入反应器之前混合反应物的管道长度 然而 单独的反应器需要大量邻近锅炉的空间来安装反应器和管道 增加的管道系统阻力通常需要增加引风机的能力 18 SCR反应器可以安装在锅炉的不同位置 主要有以下3种布置方案 高温高飞灰烟气段布置 高温低飞灰烟气段布置低温低飞灰烟气段布置 高温高飞灰烟气段布置 反应塔直接安装在省煤器与空气预热器之间 布置在静电除尘器前面 优点是进人反应塔的烟温为320 430 适合于大多数催化剂所要求的工作温度 由于烟温很高 不需要再加热 初投资及运行费用较低 技术成熟 性价比最高 此种布置方式在新建及改造电厂中应用最为广泛 缺点是此段烟气飞灰含量高 易引起催化剂表面磨损 必要时需对催化剂进行硬化处理 催化剂孔径易被飞灰颗粒和硫酸氢氨晶体堵塞 且飞灰当中的重金属 镉 砷 易引起催化剂中毒 表面失去活性 所以 反应塔要配备过热蒸汽吹灰器 对催化剂表面进行定期吹扫 19 七 吹灰系统 我国燃煤电厂的烟气中灰分普遍较高 实际运行中系统的飞灰积聚现象十分普遍 有的严重影响了SCR系统催化剂活性和寿命 所以必须在SCR反应器中安装吹灰器 目前较多应用的是蒸汽和声波两种吹灰技术 相对来说 声波吹灰器的采购和系统安装费用较低 声波吹灰器通过发射低频 高能声波 在吹扫过程中产生振动力 清除设备积