低温SCR脱硝技术学习教案

1、会计学1低温低温(dwn)SCR脱硝技术脱硝技术第一页，共43页。1995 1995 年以来年以来(yli)(yli)北京、广州的北京、广州的NOx NOx 年均值均是标准的年均值均是标准的2 2倍倍以上以上, NOx , NOx 污染非常严重。污染非常严重。 中国环境规划院的研究预测: NOx 排放量将从1995年的1.11 107 t 增加到2010 年的2.15 107 t , 到2020 年和2030 年, 全国能源消费导致的NOx 排放总量将分别达到2.42.9 107 t 和3.24.3107 t,到2020 年前后将超过美国成为世界第一大NOx 排放国, 如此巨大的排放量将给公众

2、健康(jinkng)和生态环境带来灾难性的后果！ 背景背景(bijng)(bijng)介绍介绍第1页/共43页第二页，共43页。氮氧化物氮氧化物(NOx): N2O5、N2O4、N2O3、N2O2、N2O、NO、NO2背景背景(bijng)(bijng)介介绍绍NO为无色无臭气体，很容易与血液中的血色素结为无色无臭气体，很容易与血液中的血色素结合合,造成血液缺氧引起中枢神经麻痹；造成血液缺氧引起中枢神经麻痹；NO2的毒性是的毒性是NO的的510倍，是倍，是CO的的500010000倍，对人体危害极大，还会诱发光化学烟雾倍，对人体危害极大，还会诱发光化学烟雾(ynw)和导致酸雨形成。和导致酸雨形

3、成。 表表1 1994 2000 年北京年北京(bi jn)和广州和广州NOx 年均质量浓度年均质量浓度 (mg/m3)地区1994年1995年1996年1997年1998年1999年2000年年均二级标准北京0.0970.1230.1770.1330.1510.1400.1260.05广州0.1090.1290.1520.1400.1240.1130.118第2页/共43页第三页，共43页。行业排放行业排放(pi fn)对对NOx污染污染的贡献率的贡献率第3页/共43页第四页，共43页。颁布年代颁布年代排放标准排放标准NOx限值限值 mg/m31985水泥工业污染物排放标准水泥工业污染物排放

4、标准GB4915-85 无限制无限制1996水泥厂大气污染物排放标准水泥厂大气污染物排放标准GB4915-19968002004水泥工业大气污染物排放标准水泥工业大气污染物排放标准GB4915-20048002010水泥工业大气污染物排放标准水泥工业大气污染物排放标准DB448182010（广东）（广东）550（新建水泥窑）（新建水泥窑）2003火电厂大气污染物排放标准火电厂大气污染物排放标准 GB23223-2003450-1100 (燃煤）燃煤）2012火电厂大气污染物排放标准火电厂大气污染物排放标准 GB 13223-2011 100（燃煤）（燃煤）相关相关(xinggun)(xingg

5、un)标标准准第4页/共43页第五页，共43页。背景背景(bijng)(bijng)介绍介绍国家十二五环境污染(hunjng wrn)控制领域的重中之重的工作锅炉大气污染物排放标准-北京市地方标准DB11/ 1392007 工业锅炉排放均不满足该标准工业锅炉排放均不满足该标准!没有现成的技术支持工业锅炉满足该标准没有现成的技术支持工业锅炉满足该标准!政府的公信力面临严重的挑战政府的公信力面临严重的挑战!第5页/共43页第六页，共43页。q 炉内燃烧(rnsho)控制技术： 火焰冷却、低氮燃烧(rnsho)器、分段燃烧(rnsho)、添加矿化剂q 选择性非催化还原（SNCR）技术q 选择性催化还

6、原（SCR）技术重点(zhngdin)关注第6页/共43页第七页，共43页。选择性非催化选择性非催化(cu hu)(cu hu)还原（还原（SNCRSNCR）技术）技术SNCR工艺(gngy)的主要反应如下：4NO+4NH3+O2 4N2 +6H2O2NO2+4NH3+O2 3N2 +6H2O在高温( 9001100 )和没有催化剂的情况下喷氨或尿素(nio s)等含有NH3基的还原剂.第7页/共43页第八页，共43页。NH3作为还原剂时，SNCR的最佳反应(fnyng)温度是950 oC，如果使用尿素作为还原剂时，SNCR的最佳反应(fnyng)温度为1000 oC, 温度(wnd)O2含量

7、(hnling)CO含量NOx含量SNCR 技技术脱硝效术脱硝效率率NH3含量第8页/共43页第九页，共43页。优点： 固定投资(tu z)少，设备简单， 不用催化剂缺点： 需要准确控制反应区内的温度，温度低， 脱硝转化率低， 温度过高，引起NH3的氧化(ynghu)，产生多余的NOx。需要比较高的NH3/NOx值(一般大于1)， 部分NH3被产品吸收， 还原效率降低。运行成本较高，脱硝效率低。第9页/共43页第十页，共43页。选择性催化还原法( Selective Catalytic Reduction, SCR)是工业上应用最广的一种脱硝技术，可应用于电站锅炉、工业锅炉和垃圾焚烧等燃烧设备

8、的NOx排放控制，理想状态下，可使NOx 的脱除率达90%以上， 是目前能找到的最好的固定源NOx治理的技术。原理：使用(shyng)适当的催化剂，在一定条件下，用氨作为催化反应的还原剂，使NOx转化为无害的氮气和水蒸气。反应如下：4NO+4NH3+O2 4N2 +6H2O2NO2+4NH3+O2 3N2 +6H2OSCR脱销反应温度(wnd)一般为300450 oC第10页/共43页第十一页，共43页。SCR 催化剂的形式(xngsh)板式(bnsh) 蜂窝式 波纹板式(bnsh)需要根据烟气成分， 含灰量确定采用何种形式及孔道(kngdo)结构与尺寸！第11页/共43页第十二页，共43页。

9、SCR催化剂反应器形式和安装(nzhung)位置SCRSCR反应器反应器安装安装(nzhung)(nzhung)在预热器在预热器之后之后第12页/共43页第十三页，共43页。缺点： 固定投资(tu z)大，设备比较复杂，使用催化剂优点： 脱硝效率可以达到90以上，可以满足更严格(yng)的排放标准可以按照排放标准和原排浓度设计NH3/NOx值，比值低，可以低于0.9, 一般不大于1.运行成本较低 第13页/共43页第十四页，共43页。应用于电站锅炉的应用于电站锅炉的SCR系统系统(xtng)与技术与技术特点特点:排烟温度较高排烟温度较高, 工况稳定工况稳定烟尘含量高烟尘含量高 催化剂工作温度催

10、化剂工作温度 380-400 成熟的成熟的SCR工艺工艺需要需要(xyo)尿素分解炉尿素分解炉用户单位资金充裕用户单位资金充裕, 投资大投资大不具有自主的知识产权不具有自主的知识产权 第14页/共43页第十五页，共43页。工业锅炉的脱硝遭遇工业锅炉的脱硝遭遇(zoy)到的困难到的困难:排烟(pi yn)温度低, 省煤器之后 150-180 运行工况不稳定旧锅炉的场地有限, 情况复杂引高温烟气则破坏热量衡算, 耗能提高, (如使用电厂SCR技术)用户资金紧张, 不愿意多投资 用户的担忧用户的担忧(dnyu)和要求和要求:NH4HSO4 对催化剂伤害问题, 催化剂寿命SCR催化剂是否会堵塞旧锅炉改

11、造不改动风机 (催化剂床层阻力)脱硝投资问题, 最好不使用尿素分解炉特点特点低温脱硝催化剂低温脱硝催化剂关键障碍关键障碍第15页/共43页第十六页，共43页。北京工业大学的北京工业大学的SCRSCR催化催化(cu hu)(cu hu)技技术术SCR催化剂的研究(ynji)平台第16页/共43页第十七页，共43页。100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 42030405060708090100 脱硝效率/%测试温度/ 0 1 2 3SCRSCR催化剂活性催化剂活性北京工业大学的北京工业大学的SCRSCR催化催

12、化(cu hu)(cu hu)技技术术SCR催化剂的工作催化剂的工作(gngzu)窗口：窗口： 160400 工作温度窗口工作温度窗口(chungku)：160-400 第17页/共43页第十八页，共43页。SCRSCR催化剂的成型催化剂的成型(chngxng)(chngxng)技术技术无机原料无机原料成型助成型助剂剂捏合捏合真空真空练练泥泥陈陈化冷却化冷却陈陈腐腐挤挤出成型出成型干燥干燥高温焙高温焙烧烧最最终终成型成型北京工业大学的北京工业大学的SCRSCR催化催化(cu hu)(cu hu)技术技术第18页/共43页第十九页，共43页。 SCRSCR催化催化(cu hu)(cu hu)工程

13、技术开发工程技术开发北京工业大学的北京工业大学的SCRSCR催化催化(cu hu)(cu hu)技术技术第19页/共43页第二十页，共43页。合肥彩虹液晶玻璃合肥彩虹液晶玻璃(b l)有限公司低温脱硝工程有限公司低温脱硝工程SCRSCR催化催化(cu hu)(cu hu)工程技术开发工程技术开发北京工业大学的北京工业大学的SCRSCR催化催化(cu hu)(cu hu)技术技术第20页/共43页第二十一页，共43页。1. 运行温度范围宽；运行温度范围宽；2. 如低温运行，总风量降低，在空速不变的情况下，减少催化如低温运行，总风量降低，在空速不变的情况下，减少催化剂的用量；剂的用量；3. 对于低

14、温烟气对于低温烟气(yn q)或废气的处理，具有节能优势；或废气的处理，具有节能优势；4. SO2转化率低，转化率低，NH4HSO4 (ABS)的生成量低；的生成量低；5. 避免使用尿素分解炉，降低投资；避免使用尿素分解炉，降低投资；6. 自控简单，避免使用昂贵的在线仪表；自控简单，避免使用昂贵的在线仪表；7. 具有自主知识产权，不受外国企业控制。具有自主知识产权，不受外国企业控制。产品产品(chnpn)(chnpn)优势！优势！第21页/共43页第二十二页，共43页。工业锅炉低温(dwn)SCR技术开发进展对于对于(duy)原有催化剂的原有催化剂的改性研究改性研究催化剂蜂窝成催化剂蜂窝成型型

15、(chngxng)的研究的研究催化剂原始活性组分催化剂原始活性组分含量的最佳配比含量的最佳配比活性组分种类和含量的调配活性组分种类和含量的调配贵金属贵金属碱土金属碱土金属廉价金属离子廉价金属离子成型助剂成型助剂成型工艺成型工艺运行条件运行条件工程应工程应用用SCR反应器设计反应器设计SCR工程技术开发工程技术开发SCR 运行管理运行管理第22页/共43页第二十三页，共43页。催化剂配方(pi fng)开发制备了一种V-Ti基的SCR脱硝催化剂。通过掺杂X离子对上述催化剂进行改性，并取得良好效果。对SCR催化剂脱硝过程(guchng)的条件进行深入研究（O2浓度、氨氮比、抗SO2中毒性、水蒸气的

16、影响等）第23页/共43页第二十四页，共43页。SCR催化剂在低温(dwn)段的高脱硝活性类别类别自主开发的催化自主开发的催化剂剂市场商用催化剂市场商用催化剂运行温度段运行温度段160160220220320320400400脱硝效率脱硝效率基本基本90%90%80% 80% 90%90%第24页/共43页第二十五页，共43页。关于(guny)SCR催化剂运行稳定性的实验 以实验室制备的改性的催化剂为例，该样品连续运行(ynxng)七天，分别在120、140、160、180、200对其脱硝效率进行测试。 对于每个温度段保持长期运行(ynxng)。 第25页/共43页第二十六页，共43页。123

17、456730405060708090100 去除率/%去除率/%运行天数/d运行天数/d 120120 140 140 160 160 180 180 200 200第26页/共43页第二十七页，共43页。蜂窝状SCR催化剂制备(zhbi)技术开发 以钛白粉为原料制备的蜂窝(fngw)成型 以制备(zhbi)好的催化剂为原料制备(zhbi)蜂窝催化剂 制备具有制备具有良好脱销良好脱销活性、高活性、高机械强度机械强度的商用蜂的商用蜂窝催化剂窝催化剂第27页/共43页第二十八页，共43页。制备制备(zhbi)的工业锅炉低温的工业锅炉低温SCR蜂窝催蜂窝催化剂化剂第28页/共43页第二十九页，共43

18、页。蜂窝催化剂脱销(tu xio)效率评价120140160180200405060708090100 去除率/%去除率/%运行温度/运行温度/ A-1 A-289.4589.45%97.98%97.98%第29页/共43页第三十页，共43页。合肥彩虹液晶玻璃合肥彩虹液晶玻璃(b l)有限公司低温脱硝工程有限公司低温脱硝工程系统主要技术指标系统主要技术指标1. 设计处理风量：设计处理风量：720 Nm3/h。2. 烟气种类：粉尘烟气种类：粉尘+NOx。3.烟气温度：烟气温度：9001000C4.污染物浓度：污染物浓度： NOx 9600mg/m3、粉尘、粉尘5600 mg/m3。5. 排放氮氧

19、化物浓度：排放氮氧化物浓度： 98% （满足中国国家排放标准的前提（满足中国国家排放标准的前提(qint)下）。下）。7NH3逃逸率：小于逃逸率：小于5ppm。烟气量为烟气量为1353m3/h（240），废气），废气(fiq)中中NOx含量为含量为9600 mg/Nm3。催化剂体积为。催化剂体积为0.5m3。第30页/共43页第三十一页，共43页。合肥彩虹液晶玻璃有限公司合肥彩虹液晶玻璃有限公司(yu xin n s)低温脱硝工程低温脱硝工程第31页/共43页第三十二页，共43页。合肥彩虹液晶玻璃合肥彩虹液晶玻璃(b l)有限公司低温脱硝工程有限公司低温脱硝工程第32页/共43页第三十三页，共

20、43页。合肥彩虹液晶玻璃有限公司低温合肥彩虹液晶玻璃有限公司低温(dwn)脱硝工程脱硝工程第33页/共43页第三十四页，共43页。合肥彩虹液晶合肥彩虹液晶(yjng)玻璃有限公司低温脱硝工程玻璃有限公司低温脱硝工程第34页/共43页第三十五页，共43页。云南钛业集团云南钛业集团(jtun)酸洗线氮氧化物低温酸洗线氮氧化物低温SCR净化系统净化系统 工艺流程工艺流程(n y li chn)图图第35页/共43页第三十六页，共43页。云南钛业集团云南钛业集团(jtun)酸洗线氮氧化物低温酸洗线氮氧化物低温SCR净化系统净化系统 第36页/共43页第三十七页，共43页。云南钛业集团云南钛业集团(jtun)酸洗线氮氧化物低温酸洗线氮氧化物低温SCR净化系统净化系统 第37页/共43页第三十八页，共43页。云南钛业集团云南钛业集团(jtun)酸洗线氮氧化物低温酸洗线氮氧化物低温SCR净化系统净化系统 第38页/共43页第三十九页，共43页。系统调试系统调试(dio sh)的总结的总结日期SCR入口采样点浓度（ppm）SCR出口（ppm）效率系统反应条件SCR反应温度（）尿素溶液的流量（L/min）风机功率（赫兹）7.3178021073%17240458.2104015185%17470458.475519874%16870458.6155040