低温脱硝技术开发低温脱硝技术开发与工程应用与工程应用低温SCR催化技术1参考课件1995 1995 年以来北京、广州的年以来北京、广州的NOx NOx 年均值均是标准的年均值均是标准的2 2倍以上倍以上, , 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健康和生态环境带来灾难性的后果！ 背景介绍背景介绍2参考课件氮氧化物氮氧化物(NOx): N2O5、N2O4、N2O3、N2O2、N2O、NO、NO2背景介绍背景介绍NO为无色无臭气体，很容易与血液中的血色素结合为无色无臭气体，很容易与血液中的血色素结合,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和导致酸倍，对人体危害极大，还会诱发光化学烟雾和导致酸雨形成。雨形成。 表表1 1994 2000 年北京和广州年北京和广州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0.1090.1290.1520.1400.1240.1130.1183参考课件行业排放对行业排放对NOx污染的贡献率污染的贡献率4参考课件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）相关标准相关标准5参考课件背景介绍背景介绍国家十二五环境污染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!6参考课件NOx排放控制技术q炉内燃烧控制技术： 火焰冷却、低氮燃烧器、分段燃烧、添加矿化剂q选择性非催化还原（SNCR）技术q选择性催化还原（SCR）技术重点关注7参考课件选择性非催化还原（选择性非催化还原（SNCRSNCR）技术）技术SNCR工艺的主要反应如下：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等含有NH3基的还原剂.8参考课件NH3作为还原剂时，SNCR的最佳反应温度是950 oC，如果使用尿素作为还原剂时，SNCR的最佳反应温度为1000 oC, 温度O2含量CO含量NOx含量SNCR 技技术脱硝效术脱硝效率率NH3含量9参考课件优点： 固定投资少，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，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。10参考课件选择性催化还原法( 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脱销反应温度一般为300450 oC11参考课件SCR 催化剂的形式板式 蜂窝式 波纹板式需要根据烟气成分， 含灰量确定采用何种形式及孔道结构与尺寸！12参考课件SCR催化剂反应器形式和安装位置SCRSCRSCRSCR反应器反应器反应器反应器安装在预热器之后安装在预热器之后13参考课件缺点： 固定投资大，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 14参考课件应用于电站锅炉的应用于电站锅炉的SCR系统与技术系统与技术特点特点: 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 催化剂工作温度催化剂工作温度 380-400 成熟的成熟的SCR工艺工艺需要尿素分解炉需要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 15参考课件工业锅炉的脱硝遭遇到的困难工业锅炉的脱硝遭遇到的困难:排烟温度低, 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 用户的担忧和要求用户的担忧和要求: :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16参考课件北京工业大学的北京工业大学的SCRSCR催化技术催化技术SCR催化剂的研究平台17参考课件SCRSCR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催化技术催化技术SCR催化剂的工作窗口：催化剂的工作窗口： 160400 工作温度窗口：工作温度窗口：160-400 18参考课件SCRSCR催化剂的成型技术催化剂的成型技术无机原料无机原料成型助成型助剂捏合捏合真空真空练泥泥陈化冷却化冷却陈腐腐挤出成型出成型干燥干燥高温焙高温焙烧最最终成型成型北京工业大学的北京工业大学的SCRSCR催化技术催化技术19参考课件云南云南云南云南钛业钛业酸洗酸洗酸洗酸洗线线氮氧化物氮氧化物氮氧化物氮氧化物净净化系化系化系化系统统 SCRSCR催化工程技术开发催化工程技术开发北京工业大学的北京工业大学的SCRSCR催化技术催化技术20参考课件合肥彩虹液晶玻璃有限公司低温脱硝工程合肥彩虹液晶玻璃有限公司低温脱硝工程SCRSCR催化工程技术开发催化工程技术开发北京工业大学的北京工业大学的SCRSCR催化技术催化技术21参考课件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；化剂的用量；3.对于低温烟气或废气的处理，具有节能优势；对于低温烟气或废气的处理，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。产品优势！产品优势！22参考课件工业锅炉低温SCR技术开发进展对于原有催化对于原有催化剂的改性研究剂的改性研究催化剂蜂窝成催化剂蜂窝成型的研究型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活性组分种类和含量的调配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用工程应用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23参考课件催化剂配方开发制备了一种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催化剂脱硝过程的条件进行深入研究（O2浓度、氨氮比、抗SO2中毒性、水蒸气的影响等）24参考课件SCR催化剂在低温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%25参考课件关于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。 26参考课件27参考课件蜂窝状SCR催化剂制备技术开发 以钛白粉以钛白粉为原料制为原料制备的蜂窝备的蜂窝成型成型 以制备好以制备好的催化剂的催化剂为原料制为原料制备蜂窝催备蜂窝催化剂化剂 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28参考课件制备的工业锅炉低温制备的工业锅炉低温SCR蜂窝催化剂蜂窝催化剂29参考课件蜂窝催化剂脱销效率评价89.4589.45%97.98%97.98%30参考课件合肥彩虹液晶玻璃有限公司低温脱硝工程合肥彩虹液晶玻璃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：720 Nm3/h。2. 烟气种类：粉尘+NOx。3.烟气温度：9001000C4.污染物浓度： NOx 9600mg/m3、粉尘5600 mg/m3。5. 排放氮氧化物浓度： 98% （满足中国国家排放标准的前提下）。7NH3逃逸率：小于5ppm。烟气量为烟气量为1353m3/h（240），废气中），废气中NOx含量为含量为9600 mg/Nm3。催化剂体积为。催化剂体积为0.5m3。31参考课件合肥彩虹液晶玻璃有限公司低温脱硝工程合肥彩虹液晶玻璃有限公司低温脱硝工程32参考课件合肥彩虹液晶玻璃有限公司低温脱硝工程合肥彩虹液晶玻璃有限公司低温脱硝工程33参考课件合肥彩虹液晶玻璃有限公司低温脱硝工程合肥彩虹液晶玻璃有限公司低温脱硝工程34参考课件合肥彩虹液晶玻璃有限公司低温脱硝工程合肥彩虹液晶玻璃有限公司低温脱硝工程35参考课件云南钛业集团酸洗线氮氧化物低温云南钛业集团酸洗线氮氧化物低温SCR净化系统净化系统 工艺流程图工艺流程图36参考课件云南钛业集团酸洗线氮氧化物低温云南钛业集团酸洗线氮氧化物低温SCR净化系统净化系统 37参考课件云南钛业集团酸洗线氮氧化物低温云南钛业集团酸洗线氮氧化物低温SCR净化系统净化系统 38参考课件云南钛业集团酸洗线氮氧化物低温云南钛业集团酸洗线氮氧化物低温SCR净化系统净化系统 39参考课件系系统调试的的总结日期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%16870458.6155040074%17270458.1896028870%16490458628190%1808040168741775%18080408.19135027480%1808040云南钛业集团酸洗线氮氧化物低温云南钛业集团酸洗线氮氧化物低温SCR净化系统净化系统 40参考课件消化吸收国外先进的SCR和SNCR脱硝技术 催化剂原材料的筛选和配方的研究催化剂的掺杂和修饰SCR和SNCR 设备研究催化剂物理化学性质表征SCR催化剂活性评价SCR蜂窝催化剂成型技术氨或尿素喷射设备和技术方案工业锅炉炉体内的流场、速度场和温度场研究小型的中间试验SCR和SNCR 示范工程工业规模的试验工业锅炉SCR和SNCR脱硝技术和设备及工程系统方案 SCR和SNCR设备制造材料的筛选已基本完成已成功做了工业示范， 取得了重要的经验,但是还有大量的工作要做未完成或不成熟工业锅炉（低温）工业锅炉（低温）SCRSCR系统开发技术路线系统开发技术路线41参考课件工业锅炉NOx排放控制的瓶径问题:技术问题技术问题? ? !我们认为我们认为: :国家标准的制定国家标准的制定国家执法力度国家执法力度国家对使用单位的经济上的补偿国家对使用单位的经济上的补偿SCR使用单位的回报使用单位的回报:国家对使用单位的经济上的补偿国家对使用单位的经济上的补偿CDM贸易贸易减少排污费减少排污费42参考课件43参考课件