LOGO LOGO 概述1 低NOx主要控制技术2 常用脱硝技术3 LOGO NOX 的种类 LOGO 光化学烟雾的形成 NOX 对人类健康和环境的影响 低空臭氧的产生 各种潜在的致癌物质 酸雨 LOGO 中国典型燃煤机组的NOx排放情况 n 600MW及以上机组 380450mg/Nm3 n 200MW及200MW 6501300mg/Nm3 n 100MW及以下小型机组 7001800mg/Nm3 2000年 358.02万吨 2002年 520.00万吨 2010年 594.74万吨 中国电力氮氧化物排放状况 国内氮氧化物排放现状 LOGO NOX 形成机理 按燃烧过程中NOx 的生成机理 LOGO 燃料燃烧时，空气中的氮在高温下 发生氧化反应。随着反应温度的升 高，其反应速率按指数规律增加。 当1400时,每增加100,反应速率 增大6-7倍。 n 热力型 NOx NOX 形成机理 LOGO n 燃料型NOx 由燃料中含氮有机物在燃烧中氧化而成。 在600800时就会生成燃料型NOx ，在生成燃料 型NOx过程中，首先是含有氮有机化合物热裂解产 生N、CN、HCN等中间产物基团，然后再氧化成NOx ，它在煤粉燃烧NOx产物中占6080。 NOX 形成机理 LOGO n 快速型(瞬时反应型)Nox 快速型NOx是1971年通过实验发现的。在碳氢化合物燃料浓 度大的反应区附近会快速生成NOx。 由于燃料挥发物中碳氢化合物高温分解生成的CH自由基可 以和空气中氮气反应生成HCN和N，再进一步与氧气作用以 极快的速度生成NOx ，其形成时间只需要60ms，所生成的 量与炉膛压力0.5次方成正比,与温度的关系不大。这种反 应主要发生在内燃机的燃烧过程中；对燃煤锅炉，其生成 量很小。 NOX 形成机理 LOGO 燃烧过程中三种生成机理对NOx量的贡献示意图 NOX 形成机理 LOGO 从NOx生成机理可以得出抑制NOx生成和促使破坏NOx的途径，图中还原气氛箭 头所指即抑制和促使NOx破坏的途径 氧化气氛 空气N2 NOx 杂环氮化物 烃生成物 CH ，CH2 烃生成物中结合的氮 氰 (HCN, CN) 氰氧化物(OCN, HNCO) 氨类(NH3, NH2， NH，N) N2O NOx HN2 还原气氛 空气中的氮 燃料中氮的转换 NO再燃烧 Zeldovich机理 NOX 形成机理 LOGO 低NOx排放主要技术措施 1 .改变燃烧条件：包括低过量空气燃烧法，空气分级燃烧 法，燃料分级燃烧法，烟气再循环法。 2 .炉膛喷射脱硝：包括喷氨及尿素，喷入水蒸汽，喷入二 次燃料。 3 烟气脱硝： (1)干法脱硝。 (烟气催化脱硝，电子束照射烟气脱硝) (2).湿法脱硝。 低NOx主要控制技术 LOGO 改变燃烧条件最重要的装置就是燃烧器 改变燃烧条件控制技术 LOGO 炉膛喷射脱硝 实质为向炉膛喷射某种物质，可在 一定温度条件下还原已生成的一氧化氮 ，以降低的排放量。包括喷水法、二次 燃烧法、喷氨法 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。 炉膛喷射脱硝控制技术 LOGO 烟气脱销脱硝控制技术 n 烟气脱硝技术按照其作用原理不同，主要分为催化还原、吸收和吸附三类 n 按照工作介质不同可分为干法和湿法两类。 n NOx与SO2相比，缺乏化学活性，难以被水溶液吸收，NO溶解度为4.7%（20 ），NO2微溶。干法催化还原脱硝技术一般采用含有氨基的还原剂，与 NOx反应生成N2和H2O，脱硝副产品无害和便于处理。 n 湿法脱硝装置庞大，反应装置的防腐、副产品处理较难，技术尚未成熟应 用。目前，大规模工业应用的脱硝技术为：选择性催化还原（Selective Catalytic ReductionSCR），选择性非催化还原（Selective Non- catalytic ReductionSNCR）。 LOGO 常用脱硝技术 选择性催化 还原法 （SCR） 选择性非 催化还 原法 （SNCR） SCR与 SNCR结合 小型脱硝 脱硫一体 化设备 LOGO Page 17 选择性催化还原法（SCR） LOGO 利用还原剂在催化剂的作用下，有选择性的与烟气 中的NOX反应，生成氮气和水，从而脱出烟气中的NOX。 SCR系统特点： n 结构较复杂，运行方便； n 运动设备少，可靠性高； n 无副产品，消耗催化剂； n 脱硝效率高,8090%； n 投资高 还原剂主要有 ：液氨，尿素 和氨水。 选择性催化还原法（SCR） LOGO 文字内容 SCR系统的工作机理 4 NO + 4 NH3 + O2 4 N2 + 6 H2O 7 N2 + 12 H2O6 NO2 + 8 NH3 选择性催化还原法（SCR） LOGO 脱硝运行关系曲线线 选择性催化还原法（SCR） LOGO 脱硝效率和氨的逃逸率之相关关系 选择性催化还原法（SCR） LOGO 触媒框架结构触媒框架结构 触媒层触媒层 未来层未来层 整流器整流器( (缓冲层缓冲层) ) 烟气 (垂直流型) 脱硝反应器的总括图 吹灰器吹灰器 NH3 NH3 喷嘴喷嘴 ( (AIG)AIG) 触媒荷载设备触媒荷载设备( ( 临时的临时的) ) 导叶片导叶片 选择性催化还原法（SCR） LOGO SCR系 统包 括 选择性催化还原法（SCR） LOGO SCR系统主要设备 选择性催化还原法（SCR） LOGO SCR工艺系统反应器 布置方式：一般采用21或31布置 ； 备用层：将新催化剂安装在预留催化 剂位置，以减少催化剂更换量，并充 分利用尚未完全失效的旧催化剂，从 而减少催化剂更换费用，提高脱硝效 率。 选择性催化还原法（SCR） LOGO 催化剂的主要成分是TiO2、V2O5、WO3、MoO3、等金属化合物， 其中TiO2属于无毒物质， V2O5为微毒物质，属于吸入有害： MoO3、也为微毒物质，长期吸入或吞服有严重危害，对眼睛和 呼吸系统有刺激。 载体：TiO2、活性炭或沸石等多孔介质。 SCR工艺系统催化剂 选择性催化还原法（SCR） LOGO 催化剂型式 波纹板式 蜂窝式 板式 选择性催化还原法（SCR） LOGO 板式和蜂窝式催化剂的比较 选择性催化还原法（SCR） 形式优点缺点 蜂窝式 比表面积大 抗热冲积能力强 抗灰阻塞能力一般 板式 抗阻塞性好 烟气阻力小 结构强度高 多层结构，表层活性 材料易脱落 LOGO 催化剂选型主要因素 n烟气中飞灰的含量 n烟气中飞灰颗粒尺寸 n反应器布置空间 n烟气阻力要求 选择性催化还原法（SCR） LOGO 催化剂的失活和中毒 nSCR催化剂的工作条件比较恶劣，存在着中毒失效问 题， 必须定期更换，更换时间据具体情况而定。 n催化剂性能下降的原因 （1）微孔体积减少； （2）固体沉积物使微孔堵塞； （3）碱性化合物等（砷(As)，钾(K)、钠(Na) ， 其次钙(CaO)和镁(MgO)）引起中毒； （4）SO3中毒； （5）飞灰磨损和腐蚀。 选择性催化还原法（SCR） LOGO 催化剂表面的积灰 SCR工艺系统吹灰器 选择性催化还原法（SCR） LOGO 蒸汽吹灰器耙式吹灰器 选择性催化还原法（SCR） LOGO 声波吹灰器 选择性催化还原法（SCR） LOGO 项 目声波吹灰器蒸汽吹灰器 吹灰器本体进口产品价格高中 等 管道和附件 需要安装直径为50mm的压缩空气气管 。声波吹灰器很轻便，可以通过安装 法兰很轻易地安装在SCR上，并仅仅 伸出设备0.7m。 需要直径较大的带保温层的高压蒸 汽管道，SCR反应器外有很多管道 备件需要安装，它伸出反应器外较 长。 运行成本 10分钟吹10秒钟的频率。每次 0.368 立方米/声波吹灰器 每天吹1次的频率 维护成本 声波吹灰器结构简单，维护方便。钛 合金膜片是唯一一个活动部件，通常 寿命为5年。 每使用12年，蒸汽吹灰器的一些 部件需要更换。 环境影响 噪音较大，在反应器外部的吹灰器发 声部分必须做隔音处理，经过处理后 的噪音水平可以降低到75dB以下。 声音较小 蒸汽吹灰器和声波吹灰器比较 选择性催化还原法（SCR） LOGO 选择性催化还原法（SCR） LOGO 稀释风从送风机出口选取 降低造价 现场布置简单 SCR工艺系统稀释风机 3.1 选择性催化还原法（ SCR） LOGO 选择性催化还原法（SCR） SCR工艺系统静态混合器 LOGO 选择性催化还原法（SCR） n 保证氨和烟气的均匀混合 n NH3/NOx沿烟道截面均匀的分布 NH3喷射格栅 LOGO 选择性催化还原法（SCR） 氨/空气混合器 LOGO n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 选择性催化还原法（SCR） LOGO Economizer Air Heater Existing Structural Steel From Ammonia Storage System Economizer Bypass Damper Damper SCR Bypass Ammonia Injection System Seal Air Piping SCR Reactor Catalyst Layer Sootblower Future Sootblower Future Catalyst To Precipitator New Structural Steel Damper 要点要点 n n 省煤器旁路省煤器旁路 n n 反应器旁路反应器旁路 n烟道系统 挡板（有旁路） 膨胀节 导流板 烟道 选择性催化还原法（SCR） LOGO SCRSCR的控制系统的控制系统 一. 控制系统方案 n控制系统纳入机组 n独立的控制系统 二. 主要受控系统 n吹灰系统 n氨的卸载、储存和供应系统 n烟气挡板调节系统 n脱硝主体控制系统 设备包括： DCS、PLC 仪表、盘柜等 选择性催化还原法（SCR） LOGO SCR系统工艺流程液氨 选择性催化还原法（SCR） LOGO 液氨储罐 蒸发器内部结构 氨气缓冲罐 氨蒸发槽 氨稀释槽 选择性催化还原法（SCR） LOGO SCR系统工艺流程尿素 选择性催化还原法（SCR） LOGO 采用尿素为还原剂的制氨系统有水解和 热解两种方式 选择性催化还原法（SCR） LOGO SCR脱硝实例 选择性催化还原法（SCR） LOGO 选择性催化还原法（SCR） LOGO 选择性催化还原法（SCR） LOGO 选择性催化还原法（SCR）常规布置方式(有水平和垂直 气流两种布置方式) a) 高含灰布置方案 b) 低含灰/尾部布置方案 选择性催化还原法（SCR） LOGO 锅炉SCR脱硝系统装置的基本流程图 锅炉 NH3 喷注 脱硝反应器 空气预热器 NH3 混合器 蒸发器 NH3 液化罐 静电除尘器 引风机 烟囱 换热器 增压风机 脱硫系统 送风机 SAH 蓄压器 选择性催化还原法（SCR） LOGO Page 52 选择性非催化还原法（SNCR ） LOGO 利用还原剂在不需要催化剂的情况下有选择的与烟 气中的氮氧化物（NOX）发生化学反应，生成氮气和 水的方法。 脱硝工艺中常用的还原剂主要有尿素，液氨和氨水。 火电厂烟气脱硝系统一般采用尿素做还原剂，以液氨 和氨水为还原剂的脱销系统一般适用于中小锅炉。 选择性非催化还原法（SNCR） LOGO n NOx脱硝率低，仅可达到2540 n 因不增加SO3可较SCR放宽NH3逃逸条件 n 对于多层喷入，控制系统适当的跟随负荷及温度能力 n 工程造价较低，占地面积小，适用于老厂改造，新炉 如依锅炉设计加以配合，脱硝效率会更高 SNCR工艺特点 选择