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1、,脱硝技术介绍,脱硝技术介绍,概述,1,低NOx主要控制技术,2,常用脱硝技术,3,NOX 的种类,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,双击添加标题文字,双击添加标题文,中国典型燃煤机组的NOx排放情况,600MW及以上机组 380450mg/Nm3 200MW及200MW 6501300mg/Nm3 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,NOX 形成机理,按燃烧过程中NOx的生成机理,
2、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。,热力型 NOx,NOX 形成机理,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,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C
3、H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,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,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,NOX 形成机理,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，
4、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,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,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,烟气脱销脱硝控制技术,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 按
5、照工作介质不同可分为干法和湿法两类。 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。 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）。,常用脱硝技术,选择性催化 还原法 （SCR）,选择性非 催化还 原法 （SNC
6、R）,SCR与 SNCR结合,小型脱硝 脱硫一体 化设备,常用的烟气脱硝技术,Page 17,选择性催化还原法（SCR）,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： 结构较复杂，运行方便； 运动设备少，可靠性高； 无副产品，消耗催化剂； 脱硝效率高,8090%； 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）,文字内容,SCR系统的工作机理,选择性催化还原法（SCR）,脱硝运行关系曲线,选择性催化还原法（SCR）,脱硝效率和氨的逃逸率之相关关系,选择性催化还原法（SCR）,选择性催化还原法（SCR）
7、,SCR系统包括,选择性催化还原法（SCR）,SCR系统主要设备,反应器/催化剂系统 主要设备：反应器 催化剂 吹灰器,选择性催化还原法（SCR）,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）,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
8、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）,催化剂型式,波纹板式,蜂窝式,板式,选择性催化还原法（SCR）,板式和蜂窝式催化剂的比较,选择性催化还原法（SCR）,催化剂选型主要因素,烟气中飞灰的含量 烟气中飞灰颗粒尺寸 反应器布置空间 烟气阻力要求,选择性催化还原法（SCR）,催化剂的失活和中毒,SCR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。 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）
9、SO3中毒； （5）飞灰磨损和腐蚀。,选择性催化还原法（SCR）,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）,蒸汽吹灰器耙式吹灰器,选择性催化还原法（SCR）,声波吹灰器,选择性催化还原法（SCR）,蒸汽吹灰器和声波吹灰器比较,选择性催化还原法（SCR）,烟气/氨的混合系统 主要设备：稀释风机 静态混合器 氨喷格栅（AIG） 空气/氨混合器,选择性催化还原法（SCR）,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）,选择性催化还原法（SCR）,SCR工艺系统静态混合器,选择性催化还原法（SCR）,保证氨和烟气的
10、均匀混合 NH3/NOx沿烟道截面均匀的分布,选择性催化还原法（SCR）,氨/空气混合器,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）,要点 省煤器旁路 反应器旁路,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）,SCR的控制系统,一. 控制系统方案 控制系统纳入机组 独立的控制系统 二. 主要受控系统 吹灰系统 氨的卸载、储存和供应系统 烟气挡板调节系统 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）,SCR系统工艺流程液氨,选择性催化还原法（SCR）,液氨储罐,蒸发
11、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）,SCR系统工艺流程尿素,选择性催化还原法（SCR）,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）,SCR脱硝实例,选择性催化还原法（SCR）,选择性催化还原法（SCR）,选择性催化还原法（SCR）,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),选择性催化还原法（SCR）,锅炉SCR脱硝系统装置的基本流程图,选择性催化还原法（SCR）,Page 52,选择性非催化还原法（SNCR）,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
12、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）,NOx脱硝率低，仅可达到2540 因不增加SO3可较SCR放宽NH3逃逸条件 对于多层喷入，控制系统适当的跟随负荷及温度能力 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,选择性非催化还原法（SNCR）,炉膛温度9001100，在无催化剂作用下，NH3或尿素等氨基还原剂可选择性地还原烟气中的NOx，基本上不与烟气中的O2作用，主要反应如下： 氨为还原剂时
13、： 4NH3+6NO 5N2+6H2O 当温度更高时则可发生正面的竞争反应 4NH3+5O24NO+6H2O 尿素（NH2CONH2）作还原剂时： (NH2)2CO2NH2+2CO NH2+2NON2+H2O CO+NON2+CO2,SNCR脱硝原理,选择性非催化还原法（SNCR）,SNCR脱硝示意图,选择性非催化还原法（SNCR）,SNCR系统温度对脱硝效率实验结果的影响,选择性非催化还原法（SNCR）,以尿素为还原剂的SNCR装置在工程中有较多的应用，其工艺系统如下：,选择性非催化还原法（SNCR）,选择性非催化还原法（SNCR）,SNCR系统主要设备都模块化进行设计，主要有尿素溶液贮存与
14、制备系统，尿素溶液稀释模块，尿素溶液传输模块，尿素溶液计量模块以及尿素溶液喷射系统组成。,选择性非催化还原法（SNCR）,选择性非催化还原法（SNCR）,作为还原剂的固体尿素，被溶解制备成质量浓度50%的尿素溶液，尿素溶液经尿素溶液输送泵输送至计量分配模块之前，与稀释水模块输送过来的水混合，尿素溶液被稀释为10%的尿素溶液，然后在喷入炉膛之前，再经过计量分配装置的精确计量分配至每个喷枪，进行脱氮反应。,选择性非催化还原法（SNCR）,SNCR 整套系统根据各自功能的不同主要可以分为配药/稀释子系统及炉前喷射子系统两大部分,SNCR 配药/稀释子系统 SNCR 的配药/稀释子系统详见图 1。袋装
15、尿素由叉车搬运倒入溶解池中，同时向溶解池中注入热水使尿素溶解。待尿素溶解完全后，通过尿素溶液输送泵将尿素溶液输送至尿素溶液储罐储存。当系统投运时，通过尿素溶液给料泵以一定流量输送尿素溶液至混合器处并经由稀释水泵输送过来的稀释水稀释后送往炉前喷射系统,选择性非催化还原法（SNCR）,选择性非催化还原法（SNCR）,炉前喷射系统共分为上下 4 层，从下到上依次标记为第1喷射层、第2喷射层、第 3 喷射层、第4 喷射层。每一喷射层均由尿素溶液、雾化蒸汽两路管道以及若干支喷枪组成。其中第1、2、3层，有单层喷枪 14 支；第 4 层有单层喷枪 7 支。每一层喷枪的布置位置均在炉膛折焰角附近。,锅炉 S
16、NCR 炉前喷射子系统,选择性非催化还原法（SNCR）,喷枪示意图：,选择性非催化还原法（SNCR）,影响NOx 还原率的因素：,1 还原剂喷入点的选择 喷入点必须保证使还原剂进入炉膛内适宜反应的温度区(9001 100 ) 。温度高, 还原剂被氧化成NOx , 烟气中的NOx 含量不减少反而增加; 温度低, 反应不充分, 造成还原剂流失, 对下游设备产生不利的影响甚至造成新的污染。,选择性非催化还原法（SNCR）,2.合适的停留时间,从图2可以看出: 停留时间从100ms 增加到500ms,NOx 最大还原率从70%上升到了93%左右。,选择性非催化还原法（SNCR）,3.适当的NH3/ NOx 摩尔比,选择性非催化还原法（SNCR）,4.还原剂和烟气的充分混合,两者的充分混合是保证充分反应的又一个技术关键, 是保证在适当的NH3/ NOx 摩尔比下得到较高
