电厂SCR脱硝工程简介.ppt
聊城电厂SCR（Selective Catalytic Reduction）脱硝介绍,关于氮氧化合物,氮和氧结合的化合物有：一氧化二氮（N2O）、一氧化氮（NO）、二氧化氮（NO2）、三氧化氮（NO3）、四氧化二氮（N2O4）、五氧化二氮（N2O5）等,总起来用氮氧化物（NOX）表示。其中造成大气污染的NOX主要指的是NO和NO2，其中NO2的毒性比NO高4-5倍。大气中天然排放的NO2，主要来自土壤和海洋中有机物分解，属于自然界氮循环过程。人为活动排放的NO2，主要来自煤炭的燃烧过程。每燃烧1t煤则产生大约8-9kg的氮氧化物。NO能与血红蛋白作用，降低血液的输氧功能。对NO2呼吸器官有强烈的刺激，能引起急性哮喘病。NOX对眼睛和上呼吸道黏膜刺激较轻，主要侵入呼吸道深部和细支气管及肺泡，到达肺泡后，因肺泡的表面湿度增加，反应加快，在肺泡内约可阻留80%，一部分变成N2O4。N2O4与NO2均能与呼吸道黏膜的水分作用生成亚硝酸与硝酸，这些酸与呼吸道的碱性分泌物相结合生成亚硝酸盐及硝酸盐，对肺组织产生强烈的刺激和腐蚀作用，可增加毛细血管及肺泡壁的通透性，引起肺水肿。,A.热力型 NOX 主要反应 N2+ONO+N N+O2NO+O N+OHNO+H相关因素 高温环境 燃料与空气的充分混合无烟煤燃烧中，热力型NOx可到一半以上,NOX 形成机理,B.燃料型 NOX 燃料中的有机氮化合物在燃烧过程中氧化生成的氮氧化物,相关因素与燃料和空气的混合程度密切相关与燃烧区域的温度关系不大烟煤燃烧中，约80的NOx为燃料型,NOX 形成机理,C.快速型 NOX 在燃烧的早期生成形成过程氮和燃料中的碳氢化合物反应 N2CH化合物HCN化合物HCN化合物氧化生成NO HCN化合物O2NO对于燃煤锅炉，快速型NOx所占份额一般低于5。,NOX 形成机理,燃烧中NOx生成的控制 烟气中NOx的脱除,NOX 的控制 技术,控制原理 降低燃烧温度控制燃料和空气的混合速度与时机主要控制手段燃烧器设计参数（风速、风温、旋流强度等）优化煤粉浓缩技术OFA分级送风技术注意事项锅炉的燃烧效率煤粉的着火和稳燃,燃烧中NOX 生成的控制,A.选择性非催化还原法(SNCR)主要反应氨 4NO+4NH3+O2 4N2+6H2O尿素 2NO+(NH2)2CO+1/2O2 2N2+2H2O+CO2反应温度:760 1090C最佳反应温度：8701050C脱硝效率对于城市固体垃圾炉转化效率在3050%之间，大型电站锅炉的转化效率控制在2040%之间。,烟气中NOx脱除&SCR,B.选择性催化还原法(SCR)主要反应4NO+4NH3+O2 4N2+6H2O2NO2+4NH3+O2 3N2+6H2O 6NO2+8NH3 7N2+12H2O反应温度 230450 一般应用温度：320400 转化效率在7090%之间。,NOx脱除技术SCR,催化剂的使用条件,SCR（脱硝系统）催化剂的工作温度是有一定范围的，温度过高（450）时催化剂会加速老化；当温度在300左右时，在同一催化剂的作用下，另一副反应也会发生。2SO2+O22SO2NH3+H2O+SO3NH4HSO4即生成氨盐，该物质粘性大，易粘结在催化剂和锅炉尾部的受热面上，影响锅炉运行。因此，只有在催化剂环境的烟气温度在310-400之间时方允许喷射氨气进行脱硝。,SCR工艺的反应原理和典型工艺布置见图1、图2。,工艺流程 SCR烟气脱硝主要有烟气系统、SCR反应器与催化剂、催化剂填装系统、氨供应和储存系统、电气仪表与控制系统等组成。液氨由槽车运送到液氨储罐，液氨储罐输出的液氨在蒸发器内蒸发为氨气，并将氨气加热到常温后送到氨气缓冲罐储存备用，氨气缓冲罐的氨气经调压阀减压后通过喷氨格栅的喷嘴喷入烟气中与烟气充分混合，再经静态混合器充分混合后进入催化反应器反应，在一定发温度范围内，在催化剂的作用下，氨气与NOx发生催化氧化还原反应，将NOx还原成N2和H2O。,工艺特点 脱硝反应器高粉尘布置的工艺特点如下表,脱硝效率和氨的逃逸率之相关关系,脱硝运行关系曲线,脱硝运行NH3/NOx 摩尔比上限:小于设计的 NH3 未反应量(如:小于 5ppm)下限:大于设计的脱硝效率(如:大于 80%),反应器/催化剂系统烟气/氨的混合系统氨的储备与供应系统烟道系统的控制系统,SCR系统组成,的系统构成,锅炉SCR脱硝系统装置的基本流程图,SCR系统主要设备,氨的储备与供应系统卸料压缩机氨蒸发器（电/蒸汽）氨罐缓冲罐稀释槽,氨的储备与供应系统,反应剂原料,氨的储备与供应系统,氨的存储系统,氨的蒸发器,氨的储备与供应系统,烟道系统挡板膨胀节导流板烟道,烟道系统,SCR工艺反应器示意图,触媒框架结构,(垂直流型),脱硝反应器的总括图,触媒层,未来层,整流器(缓冲层),SCR反应器,本工程SCR装置为高含尘布置，在锅炉低负荷的情况下，在水平段烟道会出现积灰的情况，当锅炉升负荷时,会造成瞬时大量积灰涌向低温空预器的情况，可能会造成空预器的堵灰，影响锅炉运行。反应器入口段烟道存在较长的水平段烟道，在锅炉低负荷情况下，也存在积灰问题，但是不存在反应器吹灰时瞬间灰量增大的情况，所以积灰情况比较均匀，不会造成烟道内瞬间含尘量骤增的情况，所以，对机组的运行不会造成大的危害，对催化剂的寿命也不会有太大的影响。,SCR反应器,SCR反应器的设计考虑与周围设备布置的协调性及美观性。反应器应设计成烟气竖直向下流动，反应器入口设气流均布装置，反应器入口及出口段设导流板，对于反应器内部易于磨损的部位设计必要的防磨措施。反应器内部各类加强板、支架应设计成不易积灰的型式，同时考虑热膨胀的补偿措施。反应器设置有人孔门。考虑内部催化剂维修及更换所必须的起吊装置。反应器的内部设计能适应于任何蜂窝式催化剂产品。SCR反应器应能承受运行温度420不少于5小时的考验，而不产生任何损坏。,催化剂,反应器内催化剂层按照3+1层设计。催化剂的型式采用波纹板式。催化剂设计考虑燃料中含有的任何微量元素可能导致的催化剂中毒。催化剂模块将设计有效防止烟气短路的密封系统，密封装置的寿命不低于催化剂的寿命。SCR反应器能承受运行温度420（每次不大于5小时，一年不超过三次）的考验，而不产生任何损坏。催化剂能满足烟气温度不高于400、不低于310的情况下长期运行，同时催化剂能承受运行温度420不少于5小时的考验，而不产生任何损坏；催化剂保证寿命为24000运行小时。,声波吹灰器,本工程SCR反应器采用声波吹灰模式，每台反应器安装一套吹灰系统。每一层催化剂设置吹灰器。备用层吹灰器只预留吹灰器接口。吹灰控制纳入机组DCS。本工程每层催化剂层设5个声波吹灰器，共3层，每台反应器共设15只声波吹灰器，备用层吹灰器暂不安装。本工程每台机组共30个声波吹灰器运行，由DCS系统控制。其工作介质为压缩空气。声波吹灰器每10分钟钟发声10秒。同层相邻2台声波吹灰器为一组或落单的一个为一组，组内同时发声清灰。共16组。发声10秒后，间隔27.5秒，下一组开始发声。一次发声最大耗气量0.76Nm3/喷吹1次（10s，两个同时），每小时耗气量85.12Nm3/h。,氨的空气稀释和喷射系统,每台锅炉的两个反应器分别设置两台100%容量的离心式稀释风机，一用一备。设两套氨/空气混合系统。分别用于两台SCR反应器的氨与空气的混合。为保证氨（NH3）注入烟道的绝对安全以及均匀混合，将氨浓度降低到爆炸极限（其爆炸极限在空气中体积为 1625）下限以下，控制在5以内。按此要求以脱硝所需最大供氨量为基准（即脱硝效率为83时）设计氨稀释风机及氨/空气混合系统。氨/烟气混合均布系统按如下设计：每台SCR反应器设置6台涡流混合器。由氨/空气混合系统来的混合气体喷入位于烟道内的涡流混合器处，在注入涡流混合器前将设手动调节阀，在系统投运时可根据烟道进出口检测出的NOx浓度来调节氨的分配量，调节结束后可基本不再调整。,安全注意事项,反应器 锅炉启动后应监视反应器的温升速度，冷态启动时不应超过5/min。同时，氨气的投入也对温度有要求，反应器的设计工作温度应在允许范围内，只能承受5小时以内最高420短期烟气冲击，因此如启动温升过快或温度超过410时应及时要求锅炉调节燃烧。喷氨后应注意监视反应器入口的氨气浓度情况，氨气浓度不应大于5%，在DCS中按最大喷氨量计算出了最小稀释风量，运行中应监视稀释风量的变化，当接近最小风量时系统会报警，此时应及时检查稀释风机及稀释风管道是否存在堵塞，如稀释风量低于最小风量，系统将关闭供氨气动截止门。声波吹灰器 在有人进入反应器检修时应关闭吹灰吹灰系统压缩空气总门，并将吹灰器操作锁定，避免吹灰器动作伤害检修人员听力。,氨的安全防护,呼吸系统防护空气中浓度超标时，必须戴防毒面具，紧急事态抢救或撤离时，应戴正压自给式呼吸器；眼睛防护面罩防护眼镜；身体防护穿橡胶耐酸碱防护服；手防护穿橡胶耐酸碱手套；其它工作场所严禁吸烟、进食和饮水；工作后淋浴更衣；保持良好的卫生习惯；进入高浓度区作业，应有监护。,应急措施,急救措施立即脱离现场至空气新鲜处，如呼吸很弱或停止时立即进行人工呼吸，同时输氧。保持安静和保暖。眼睛与皮肤受污染时用大量水冲洗分钟以上，及时就医诊断。泄漏处置迅速撤离泄露污染区人员至上风向，并隔离直至气体散尽，应急处理人员戴正压自给式呼吸器。穿化学防护服（完全隔离）。处理钢瓶泄露时应使阀门处于顶部，并关闭阀门，无法关闭时，将钢瓶浸入水中。消防方法切断气源。喷水冷却容器。用水喷淋、切断气源保证人员的安全。用雾状水灭火。,
