锅炉脱硝技术详解课件

锅炉脱硝技术组员：史海、阚新、董明12脱硝的必要性1、刺激人的呼吸系统2、损害动植物3、破坏臭氧层4、易引起温室效应、酸雨和光化学反应等3何谓脱硝？？？为防止锅炉内煤燃烧后产生过多的NOx污染环境，而对煤进行的脱去NOx的处理方法。分为燃烧前脱硝、燃烧过程脱硝、燃烧后脱硝。4一、NOx的生成机理及脱硝原理二、煤的燃烧方式对NOx排放的影响三、低NOx燃烧技术四、炉膛喷射脱硝五、烟气脱硝内容目录5一、NOx的生成机理及脱硝原理

1、NOx的生成机理

氮氧化物(NOx)主要来自矿物燃料的燃烧过程，主要形式为NO(90%)和NO2。

按燃烧过程中NOx的生成机理，NOx可分成：

－热力型NOx

－燃料型NOx

－快速型(瞬时反应型)NOx6控制燃烧条件,从而控制NOx的生成－控制燃烧温度，控制燃料和空气的混合速度与时机。采用该原理的主要技术包括低氮燃烧器、OFA分级送风等。

在烟气中脱除NOx

4NO+4NH3+O2-->4N2+6H2O6NO2+8NH3+O2-->7N2+12H2O采用以上原理产生并应用较多的有选择性催化还原技术(SCR)、选择性非催化还原技术(SNCR)、SCR/SNCR混合法技术等。2、NOx脱除原理条件1:温度900-1100℃;条件2:使用催化剂,温度320-400℃7探讨生成规律可以知道，NOx的生成及破坏与以下因素有关：煤种特性，如煤的含氮量，挥发份含量，燃料比FC/V以及V-H/V-N等。燃烧温度。炉膛内反应区烟气的气氛，即烟气内氧气，氮气，NOx和CHi的含量。燃料及燃烧产物在火焰高温区和炉膛内的停留时间。二、煤的燃烧方式对NOx排放的影响8举例：固态除渣煤粉炉，当要求NOx排放值为650mg/m3时，所需的NOx降低率为36%不同燃煤设备所生成的NOx的原始排放值及为达到环境保护标准所需的NOx降低率9三、低NOx燃烧技术

燃烧过程中常用的低NOx燃烧技术主要包括：低氧燃烧、空气分级燃烧、燃料分级燃烧、烟气再循环，低NOx燃烧器和低NOx炉膛设计等。是比较经济实用的减排途径，但减排效率较低，一般在30％～60％之内，往往难以满足环保要求，不过必须强调无论如何将这一减排措施纳入锅炉的整体设计是合理而必要的。101、低过量空气燃烧

使燃烧过程尽可能地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，采用低过量空气燃烧可以降低NOx排放15%~20%11煤粉燃烧时一次风比例和烟气中飞灰

含碳量与NOx含量的关系122、空气分级燃烧基本原理——将燃料的燃烧过程分阶段完成一级燃烧：

将供入炉膛的空气量减少到总燃烧空气量的70%~75%，使燃料先在缺氧的富燃料燃烧条件下燃烧。过量空气系数a＜1，降低了燃烧区内的燃烧速度和温度水平，而且在还原性气氛中降低了生成NOx的反应率，抑制了NOx的生成量。二级燃烧：

其余空气与一级燃烧区产生的烟气混合，在a＞1的条件下完成全部燃烧过程。13空气分级燃烧中，第二阶段完全燃烧所需的其余空气将通过布置在主燃烧器上方的专门空气喷口OFA（OverFireAir）”火上风”喷入炉膛。为了保证既能减少排放，又能保证锅炉燃烧的经济、可靠性，必须正确组织空气分级燃烧过程。14煤粉炉燃烧器前墙布置时“火上风”(OFA)喷口布置的示意图“火上风”喷口一次风煤粉和二次风15

空气分级燃烧弥补了低过量空气燃烧的缺点。

但若第一级和第二级的空气比例分配不当，则会增加不完全燃烧损失。

同时，在煤粉炉第一级燃烧区内的还原性气氛也存在着使灰熔点降低而引起结渣，或引起受热面腐蚀的问题。

16一级燃烧区内过量空气系数燃料中氮含量与NOx生成量的关系17大型煤粉锅炉空气分级燃烧效果举例183、燃料分级燃烧

已生成的NO在遇到烃根CHi和末完全燃烧产物CO，H2，C和CnHm时，会发生NO的还原反应，反应式为：4NO十CH4→2N2十CO2十H2O2NO十2CnHm十(2n十m/2-1)O2→N2十2nCO2十mH2O2NO十2CO→N2十2CO22NO十2C→N2十2CO2NO十2H2→N2十2H2O19利用这一原理，将80%~85%燃料送入一级燃烧区，在>1条件下燃烧生成，送入一级区的燃料称为一级燃料；其余15%~20%则在主燃烧器上部送入二级燃烧区，在<1条件下形成还原性气氛，使NO还原。二级燃烧区又称再燃区。20一次燃烧区：一次燃料，在＞1的条件下燃烧并生成NOx。再燃烧区：二次燃料，在a＜1的条件下形成很强的还原性气氛，使得在一级燃烧区中生成的NOx被还原成氮分子(N2)。燃尽区：最后再送入二次风，在a＞1的条件下将未完全燃烧产物的燃尽。

21燃料分级燃烧原理示意图

2223煤粉燃烧器结构图244、烟气再循环

将锅炉尾部烟气再送入炉内，降低了氧气浓度，降低燃烧温度，从而降低NOx的排放浓度。25锅炉烟气再循环系统示意图26烟气再循环的不足之处

由于循环烟气量的增加，燃烧会趋于不稳定，而且末完全燃烧热损失会增加。

增加循环风机、烟道，增大投资，系统也较复杂。27烟气再循环率与NOx降低率的关系1—燃料为煤气或轻油；2—重油锅炉和液态排渣煤粉炉3—固态排渣煤粉炉

28不同煤燃烧设备的低NOx燃烧技术比较

2930四、炉膛喷射脱硝

向炉膛喷射某种物质来还原已生成的NOx，从以降低NOx的排放量。包括喷水、喷射二次燃料和喷氨等1、喷水法

但一氧化氮氧化较困难，需喷入臭氧或高锰酸钾，不现实。2、喷二次燃料：

即前述燃料分级燃烧，但二次燃料不会仅选择NO反应，还会与氧气反应，使烟气温度上升313、喷氨法（尿素等氨基还原剂）

4NH3十4NO十O2→6H2O十4N24NH3十2NO2十O2→6H2O十3N24NH3十6NO→6H2O十5N28NH3十6NO2→12H2O十7N2

由于氨只和烟气中NOx反应，而一般不和氧反应，这种方法亦称选择性非催化剂吸收（SNCR）法。但不用催化剂，氨还原NO仅在950℃~1050℃这一狭窄范围内进行，故喷氨点应选择在炉膛上部对应位置。32采用炉膛喷射脱硝，喷射点必须在950℃~1050℃之间。喷入的氨与烟气良好混合是保证脱硝还原反应充分进行、使用最少量氨达到最好效果的重要条件。若喷入的氨未充分反应，则泄漏的氨会到锅炉炉尾部受热面，不仅使烟气飞灰容易沉积在受热面，且烟气中氨遇到三氧化硫会生成硫酸氨（粘性，易堵塞空气预热器，并有腐蚀危险）。33炉内喷氨脱硝优缺点非催化喷氨脱硝法投资少，运行费用也低。但反应温度范围狭窄；要有良好的混合及反应空间和反应时间的条件；当要求较高的脱除率时，会造成NH3泄漏量过大等问题。34

氨储罐氨的流量分配阀门站MVS35喷入氨/尿素燃烧器烟气1050oC-950oC选择性非催化脱硝法(SNCR)炉墙上多层氨喷口位置示意图36五、烟气脱硝各种低燃烧技术是降低燃煤锅炉排放值最主要亦较经济的技术。但一般只降低排放50%左右。据环保法对排放的要求，应低于40%方可，故应考虑燃烧后的烟气脱硝处理技术A、干法烟气脱硝1、使用催化剂来促进还原反应的选择性

脱催化硝法SCR(SelectiveCatalyticReduction)2、电子束照射法3、同时脱硫脱硝法371、烟气SCR脱硝法

烟气SCR脱硝法采用催化剂促进氨与NO还原反应。若使用钛和铁氧化物类催化剂，其反应温度为300℃~400℃，当采用活性焦炭时，其反应温度为100℃~150℃根据反应器在锅炉尾部烟道的位置，有三种方案:(1)在空气预热器前350℃位置(2)在静电除尘器和空气预热器之间(3)布置在FGD(湿法烟气脱硫装置)之后38（5）SCR脱硝系统工艺流程图图2-3SCR烟气脱硝工艺流程图39SCR喷氨法催化剂反应器(SCR反应器)

置于空气预热器前的高尘烟气中锅炉静电除尘器SCR反应器空气预热器NH3储罐蒸发器去湿法烟气脱硫系统NH3空气NH3NH3+空气40此时，烟气中含有飞灰、二氧化硫、故反应器在“不干净”的高尘烟气中。但此处温度在300℃~500℃之间，适用于多数催化剂，但寿命受下列因素影响:烟气飞灰中Na，K，Ca，Si，As会使催化剂中毒或污染飞灰对催化剂反应器的磨损和使催化剂反应器蜂窝堵塞如烟气温度升高，会使催化剂烧结或使之再结晶失效如烟气温度降低，氨会和三氧化硫生成硫酸氢，堵塞烟道高活性催化剂会使二氧化硫氧化成三氧化硫41SCR喷氨法催化剂反应器

置于空气预热器与静电除尘器之间锅炉静电除尘器SCR反应器空气预热器NH3储罐蒸发器NH3NH3+空气湿法烟气脱硫系统空气去烟囱空气42SCR喷氨法催化剂反应器

布置在FGD(湿法烟气脱硫装置)之后锅炉静电除尘器SCR反应器空气预热器NH3储罐蒸发器NH3NH3+空气湿法烟气脱硫系统空气气/气加热器去烟囱空气气/油燃烧器或蒸汽换热器43布置在静电除尘器和空气预热器之间布置在FGD（湿法烟气脱硫装置）之后其优点显而易见，此时可使用高活性催化剂，且结构紧凑，其寿命较长。问题：反应器在FGD之后,温度仅有50℃~60℃，故需加热升温与SNCR一样，SCR也应注意喷氨量的控制44SCR脱硝－实例FORMOSAＰLASTICSCO.JP-3(台湾）（1）锅炉容量：100MW45某电厂SCR烟气脱硝反应器外形图462、同时脱硫脱硝法硫化物、硝化物和粉尘联合控制工艺近年来，美国巴布科克

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威尔科克斯(B&W)公司开发了一种SNRB技术。其特点是使用一种高温布袋除尘器，将脱硫脱硝和除尘结合到一起。其原理为：将钙基或钠基碱性吸收剂喷入烟气中脱硫，将高温催化剂喷入耐高温陶瓷纤维袋内并通过喷氨脱硝，高温脉冲喷射布袋除尘47烟气入口高温陶瓷纤维袋清洁烟气SOx-NOx-RoxBox(SNRB)工艺流程喷入氨喷入碱48B、湿法烟气脱硝a.同时脱硫脱硝的湿式系统石灰/石膏法：采用生石灰,消石灰和微粒碳酸钙制成吸收液，加入少量硫酸，将其pH调制4~4.5，在洗涤塔内反应如下:

Ca(OH)2+SO2→CaSO3+H2OCaSO3+SO2+H2O→Ca(HSO3)2NO+2Ca(