SCR尿素热解法脱硝系统主要参数及运行调整PPT课件

SCR元素热解决方案脱硝系统主要参数和运行调整，运营部门：李继红，1，-，目录，第1部分：脱硝系统简介第2部分：主要系统和参数控制第3部分：脱硝相关计算第4部分：SCR脱硝系统运行中的常见问题和对策，2，- 1氮氧化物通常以N2O、NO、NO2、N2O3、N2O4和N2O5的多种形式已知，其中NO和NO2是主要的大气污染物。我国氮氧化物排放量中，70%是由煤的直接燃烧引起的，电力产业又是我国的燃煤大企业，因此火电厂是NOx排放的主要来源之一。NOX的生产是在燃料燃烧过程中热分解，进一步氧化产生的。控制NOx排放的技术指标可以分为一级措施和二级措施，一级措施是通过多种技术手段减少燃烧过程中NOx的生成(例如使用低氮燃烧器)。第二个措施是通过技术手段将已生成的NOx从烟气中去除(例如SCR、SNCR)。3，-，1.1，选择性非催化还原法原理：选择性非催化还原法(SNCR)，还原剂氨无催化存在条件下撒在高炉上，将NOx还原为N2和H2O。还原剂喷射到锅炉火焰角度上方的水平年份(900 1000)，NH3/NOx摩尔比2 3的脱硝效率为30% 50%。在950 左右温度范围内，4nh 3 4no O2 4n2 6h2o的温度过高会产生以下副作用，而no: 4nh 3 5o 2 4no 6h2o的温度过低会减慢反应速度，因此温度控制非常重要。该工艺不需要催化剂，但脱硝效率低，高温喷射对锅炉受热面的安全有一定影响。问题是，随着锅炉负荷和运行周期的不同，温度的变化，锅炉中NOx浓度的不规则性，在应用过程时变得复杂。在相同的反硝化速率下，该工艺的NH3消耗比SCR工艺多，NH3的逃逸量增加。4，-，1.2，选择性催化还原法原理：选择性催化还原法采用适当的催化剂，在200450范围内反应有效。在NH3/NOx为1(摩尔比)的条件下，可获得80%90%的反硝化速率。反应过程中，NH3不被O2氧化，而是生成NOx和可选的N2和H2O。4NH3 5O24NO 6H2O可选反应意味着不应发生氨和二氧化硫的氧化反应过程。但是，在催化作用下，烟气中SO2的一小部分被氧化为SO3，其氧化程度一般表示为SO2/SO3转化率。在有水的情况下，未参与SCR的氨与烟气中的SO3反应，产生一些不需要的副产品，例如硫酸铵(NH4HSO4)和硫酸铵(NH4)2SO4。其副作用包括：2 so1/2 O22so 32 NH 3 SO3 H2ONH4)2so 4 NH3 SO3NH 4h so42，5，-，2，主要系统和参数控制，尿素热解决方案脱硝系统是尿素溶解罐系统，尿素溶液罐工艺SCR烟气脱硝装置的工艺流程主要由尿素溶液制造系统、尿素热解炉系统、催化剂、烟气系统、反应器等组成。关键领域是核反应堆，内部催化剂。向外输送的尿素溶解后储存在罐中，通过热分解转化为氨，氨通过氨格栅(AIG)喷嘴撒在烟气中，与烟气混合，然后通过静态混合器充分混合，进入催化反应器。达到反应温度，与氨充分混合的烟气气流通过SCR反应器的催化剂层时，氨和NOx发生催化氧化还原反应，还原为无害的N2和H2O。正常运行过程中最重要的运行参数包括烟气温度、烟气速度、氧气浓度、SO3浓度、水蒸气浓度、钝化影响和氨逸出。烟气温度是催化剂选择的重要工作参数，催化剂反应仅在特定温度范围内进行，同时存在催化剂最佳温度，6，-，2.1催化剂，催化剂是SCR技术的核心。SCR装置的运行成本在很大程度上取决于催化剂的寿命。其寿命取决于催化剂活性的衰减速度。催化剂的停用分为物理停用和化学停用。典型SCR催化剂的化学失活主要是碱金属(Na、k、Ca等)和重金属(如As、Pt、Pb等)的催化中毒。碱金属吸附在催化剂的微孔表面，金属氧化物(如MgO、CaO等)和催化剂表面的SO3生成硫化物，引起催化中毒。砷中毒是废气中三氧化二砷和催化剂结合引起的。催化剂的物理失活主要意味着高温烧结、磨损和固体颗粒沉积堵塞对催化剂活性的破坏。SCR催化剂类型和使用温度范围：氧化钛基催化剂270 400；(现场使用的催化剂温度范围为300-400，正常工作温度为340)氧化铁基催化剂3360580 430；沸石催化剂3336300 430；活性炭催化剂3336100 150。7，-SCR催化剂的选择取决于锅炉设计和燃烧煤、SCR反应塔的布置、SCR入口烟气温度、烟气流速和NOx浓度分布和设计脱硝效率、允许的氨逃逸量、允许的SO2/SO3转化率和催化剂寿命保证值等因素。氧化钛基催化剂的基质成分为活性TiO2，活性V2O5金属氧化物通常在需要更多活性的情况下添加WO3。此外，还需要添加一些其他组件，以提高耐波性和耐磨性。根据烟的SO2含量，氧化钛基催化剂的V2O5成分含量一般为1% 5%，为了控制SO2在燃烧高硫煤时向SO3的转化率，V2O5的含量一般不超过2%。(催化剂的TiO2含量 75%，催化剂的V2O5含量1.5%，催化剂的WO3含量10%)，TiO2对高活性和SO2具有氧化性。，V2O5是重要的活性成分，催化剂的V2O5含量高，活性高，反硝化效率高，但V2O5含量高，SO2对SO3的转化率也高。添加，WO3可以抑制SO2转换，控制SO2的转化率小于1%。8，-，2.2反应温度，不同反应温度具有不同适用温度范围的催化剂。如果反应温度低于催化剂的适用温度范围下限，催化剂上就会发生副作用，NH3和SO3和H2O反应生成(NH4)2SO4或NH4HSO4，与NOx的反应减少，产物附着在催化剂表面，切断催化剂的通道和微孔，降低催化剂的活性。如果这种情况能在短时间内回到正常运转的高温地区，硫酸铵就会分解，催化性能会恢复。但是如果长期停留在低温地区，或在短期内经常陷入低温区域运转，即使再次回到高温区域，也很难恢复性能。结果是寿命缩短。因此，必须控制300-400 的运行。另外，如果反应温度高于催化剂的应用温度，催化通道和微孔就会变形，有效通道和面积减少，催化剂被停用。温度越高，催化剂失活的速度越快。9，-，2.3氨逃逸，SCR反应器出口烟气中未参与反应的氨(NH3)称为氨逃逸。氨逃逸量一般随NH3/NOx摩尔比的增加和催化剂活性的降低而增加。因此，氨的出水量可以反映SCR系统运行性能的好坏，催化活性的下降。大部分情况下，根据氨出脱量，可以决定是否需要添加或更换SCR反应塔的催化剂。在SCR系统的日常运行中，监测氨的逃逸量的经济实用的方法是对粉煤灰中氨的含量进行试验分析。逃出氨后，产生硫酸铵盐，催化剂和空气预热器导致污垢和堵塞腐蚀，从而增加烟气阻力损失。粉煤灰中氨含量的增加会影响粉煤灰的质量。提高FGD脱硫废水和空气预热器清洗水的氨含量。10，-硫酸铵盐的生成取决于NH3/NOx摩尔比、烟气温度和SO3浓度以及使用的催化剂成分。生成SO3的SO2氧化(烟气中SO3的生成由双因素：锅炉燃烧形成的SO3和SCR反应塔中的SO2在催化剂作用下氧化产生的SO3决定)等腐蚀也有副反应。在SCR设计中，SO2/SO3转换率通常必须低于1%。)，氨的分解氧化(450)和低温条件(300)SO3与氨反应，生成NH4HSO3。NH4HSO3是粘在催化剂上、切断催化剂和烟气之间接触的类似于“鼻涕”的物质，因此不能反应，下游设备(主要是空气预热器)会堵塞。11，-，2.4烟气流动和流速，NOx去除率对催化剂的影响取决于特定烟气条件下的催化组成、比表面积、线速度LV和空间速度SV。当烟气的量保持不变时，SV值决定催化剂的量。LV决定了催化反应器的剖面和高度，因此也决定了系统阻力。烟气粉煤灰引起的催化机械磨损：催化剂在SCR反应器中垂直放置，烟气从反应器顶部垂直向下平行催化剂流动，在大烟气流速下，烟气中的大灰色颗粒因催化剂而严重磨损。磨损度主要受煤灰大小、灰的物理特性、催化孔的烟速、催化剂的污垢等影响。催化剂的磨损与通过催化剂孔的烟速立方体成正比。图5是由于发电厂催化剂堵塞引起的局部烟气流速的增加，导致催化剂的大面积磨损、脱硝效率下降、脱硝入口年磨损和氨逃逸速度增加。12，-，2.5催化中毒，烟气中的Cao，碱金属和As2O3引起催化中毒，即钙化中毒，碱金属中毒和砷中毒。(1)粉煤灰中的CaO(CaO)对SO3反应，吸附在催化剂表面形成CaSO4，CaSO4膜覆盖催化剂表面，影响NOx和NH3的接触反应。(2)粉煤灰中的碱金属(主要是Na和k)直接与催化剂的活性成分反应，降低了催化剂的有效活性，从而使催化剂失活。碱金属水溶性下的活性很强，能完全渗透催化剂材料，能避免水蒸气凝结在催化剂表面，有效地避免这种发生；(3)烟气的As2O3与催化剂上的灰尘一起凝结，复盖活性成分或堵塞微孔。烟气中的As2O3气体与氧和催化活性成分五氧化二钒反应，在催化表面形成五氧化二砷，催化活性成分被破坏。在砷中毒的情况下，一般将1% 2%的石灰石添加到炉子中，石灰石中的CaO(CaO)会与气体As2O3反应，产生不会引起催化剂中毒的固体CaAsO4。13，-2.6反应堆差压，反应堆内催化剂堵塞现象在正常运行时不会发生。但是，如果非正常燃烧情况继续发生，灰引起的堵塞孔有时也是可能的。因此，有必要监视催化剂层前后的压差。(阻挡层出现时，压差缓慢上升。)如果差压超过规定的最大值，则在差压返回正常范围之前，必须加强蒸汽吹灰和声波吹灰或吹灰时间。，14，-，3，脱硝系统相关计算，3.1脱硝效率计算：脱硝效率=(进口NOX浓度-出口NOX浓度)/进口NOX浓度*100%，15，-，3.2，氨氮比率计算， NOX产量=煤燃烧量*NOX生产系数/减少1000 NOX=煤燃烧量*NOX生产系统/1000*(1-(1-低氮燃烧器效率/100)*(1-脱硝效率/100) 第三，SCR脱硝系统运行中常见的问题和对策，3.1热解结晶问题和处理3.1.1 . 1现象：3 . 1 . 1运行中尿素热解系统使用的初级风量逐渐减少； 3.1.1.2热分解炉的压力逐渐上升，热分解炉的尾部压力逐渐减少，热分解炉的压差超过正常值。3.1.1.3电热器出口空气温度上升，加热器因防止过热而无法继续加热；3.1.1.4热分解炉和炉尾温度逐渐上升。3.1.2处理：3.1.2.1操作期间雾化气流必须保持在设计值范围内。也就是说，在18 25 nm3/h的喷枪压缩气流较低的情况下，气坝、管道堵塞、及时处理、喷枪的喷雾压缩气流报警值或流量减少气刷的逻辑保护、3.1.2.2尿素溶液减少或完全切断进入热分解炉的量。3.1.2.3热分解炉的温度和热分解炉尾部温度的提高；3.1.2.4全部打开混合气流调节阀，增加混合气流。3.1.2.5正常运行时，应通过热分解确保尾部温度在340 以上。热解炉的温度在420以上。此措施也需要在热分解不能将压差恢复到正常值的情况下，通过热分解关闭系统，清理元素结晶沉积物。20，-，热分解结晶照片，21，-，22，-，3.2声波吹灰器堵塞问题和处理，3.2.1SCR脱硝系统运行条件特性：1，)SCR反应器位于省煤器和空气预热器之间，含有大量灰尘；2、)粉煤灰的SiO2和Al2O3含量高，Cao含量低，粉煤灰的粒度更厚；3)烟气设计温度为300 400 。4，)空塔烟气平均流速为4 5m/s；3.2.2声波吹灰器的布置和工作方式：每层安装3个声波吹灰器，分成3个组，同一层的每个声波吹灰器分别作为单独的组工作，组内的声波吹灰器同时发出声音。分为12个声波吹灰器，共4层，12组。一组10秒后，每隔40秒，下一组10s，每隔40秒，下一组依次发出声音和重复。23，-，3.2.3声波吹灰器堵塞原因和操作调整注意事项，堵塞原因：1)，声波吹灰器压缩空气压力，正常操作过程中声波吹灰